砂石高含泥量對摻聚羧酸減水劑混凝土強度及耐久性的危害

　　2017-03-01中國砼易購訊4008981058

　　摘要

　　通(tong)過(guo)對(dui)粘(zhan)土(tu)物(wu)理(li)化(hua)學(xue)成(cheng)分(fen)的(de)組(zu)成(cheng)以(yi)及(ji)其(qi)對(dui)聚(ju)羧(suo)酸(suan)減(jian)水(shui)劑(ji)吸(xi)附(fu)量(liang)的(de)分(fen)析(xi)，並(bing)結(jie)合(he)實(shi)際(ji)論(lun)證(zheng)，提(ti)出(chu)了(le)砂(sha)石(shi)含(han)泥(ni)量(liang)對(dui)摻(chan)聚(ju)羧(suo)酸(suan)減(jian)水(shui)劑(ji)劑(ji)混(hun)凝(ning)土(tu)質(zhi)量(liang)影(ying)響(xiang)的(de)見(jian)解(jie)，為(wei)預(yu)拌(ban)混(hun)凝(ning)土(tu)企(qi)業(ye)生(sheng)產(chan)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)條(tiao)可(ke)行(xing)的(de)技(ji)術(shu)路(lu)線(xian)。一(yi)影(ying)響(xiang)混(hun)凝(ning)土(tu)質(zhi)量(liang)的(de)因(yin)素(su)

　　隨sui著zhe我wo國guo國guo民min經jing濟ji的de迅xun猛meng發fa展zhan，國guo家jia基ji本ben建jian設she的de加jia強qiang，預yu拌ban混hun凝ning土tu企qi業ye也ye經jing曆li了le一yi個ge蓬peng勃bo發fa展zhan的de過guo程cheng
，就jiu作zuo者zhe所suo在zai山shan西xi省sheng來lai說shuo，位wei處chu華hua北bei平ping原yuan，作zuo為wei中zhong西xi部bu連lian接jie的de重zhong要yao省sheng份fen，無wu論lun是shi從cong地di理li位wei置zhi來lai講jiang，還hai是shi我wo國guo經jing濟ji發fa展zhan空kong間jian戰zhan略lve部bu署shu上shang來lai講jiang，山shan西xi的de經jing濟ji發fa展zhan已yi經jing成cheng為wei我wo國guo整zheng體ti發fa展zhan的de重zhong要yao組zu成cheng部bu分fen。隨sui著zhe自zi然ran生sheng態tai的de破po壞huai治zhi理li，環huan境jing保bao護hu的de加jia強qiang，混hun凝ning土tu拌ban合he用yong天tian然ran砂sha資zi源yuan的de枯ku竭jie，預yu拌ban混hun凝ning土tu質zhi量liang已yi深shen深shen的de影ying響xiang到dao居ju民min的de建jian築zhu工gong程cheng質zhi量liang


，與yu老lao百bai姓xing的de生sheng活huo緊jin密mi聯lian係xi起qi來lai。沿yan海hai城cheng市shi海hai砂sha非fei淡dan化hua處chu理li
、內陸城市天然砂含泥量造成的建築質量事故也逐漸出現在各大視頻媒體的報道裏
，做好混凝土質量
，避免質量事故已刻不容緩。

　　砂石高含泥量對摻聚羧酸減水劑混凝土強度及耐久性的危害

　　眾所周知，混凝土組成的化學反應是非常複雜的，除去正常的矽酸鹽水化反應外，礦粉、粉fen煤mei灰hui的de添tian加jia也ye使shi混hun凝ning土tu的de研yan究jiu增zeng加jia了le很hen多duo亮liang點dian，但dan令ling很hen多duo混hun凝ning土tu學xue者zhe頭tou疼teng的de事shi情qing是shi，由you於yu混hun凝ning土tu砂sha石shi原yuan材cai料liao帶dai入ru的de粘zhan土tu導dao致zhi混hun凝ning土tu初chu始shi流liu動dong性xing降jiang低di、收縮裂縫增加、耐久性降低等質量問題層出不窮，控製難度也較大，本文就砂石含泥量對摻聚羧酸減水劑的混凝土質量的影響展開討論。

　　二粘土的特性

　　砂石含泥量中所含的泥就是粘土，粘土是一種地球億萬年來自然進化、天然存在、由各種礦物質
、有機質、微wei生sheng物wu共gong同tong組zu成cheng的de複fu合he多duo層ceng結jie構gou物wu質zhi。主zhu要yao成cheng分fen為wei矽gui鋁lv酸suan鹽yan結jie晶jing水shui合he物wu
，即ji層ceng狀zhuang矽gui酸suan鹽yan礦kuang物wu
，為wei非fei水shui硬ying性xing膠jiao凝ning材cai料liao，其qi可ke以yi通tong過guo幹gan燥zao或huo烘hong烤kao而er硬ying化hua。大da多duo數shu粘zhan土tu都dou是shi由you各ge種zhong斑ban狀zhuang結jie構gou構gou成cheng的de薄bo片pian型xing結jie構gou
，而er每mei一yi個ge板ban狀zhuang結jie構gou又you由you許xu多duo個ge單dan元yuan層ceng組zu成cheng。決jue定ding粘zhan土tu性xing能neng的de主zhu要yao因yin素su是shi其qi結jie構gou，一yi般ban鋁lv氧yang八ba麵mian體ti和he矽gui氧yang四si麵mian體ti組zu成cheng單dan元yuan層ceng，相xiang互hu之zhi間jian重zhong疊die交jiao錯cuo，複fu雜za排pai布bu
，矽gui氧yang四si麵mian體ti與yu鋁lv氧yang八ba麵mian體ti由youSi一OH和Al—OH縮合成Si一O一Al橋鍵。鋁氧八麵體：矽氧四麵體可主要分為1：1和2：1，自然界中高嶺土為1：1的層結構，層間有較強的氫鍵
，可置換型較小，無膨脹，有序晶體
，表麵吸附陽離子少；膨潤土為2：1decengjiegou，cengjiandejiannengjiaoxiao
，cengneikeyijinxingshuihuahejinshulizijiaohuan，jinggejuyoupengzhangxing，weizuichangjiandezhantuleixing
，wulunshitianranshahaishijizhishazhongdenizhuyaoshiyougaolingshihepengrunshizucheng。

　　1)粘土對聚羧酸減水劑的吸附機理

　　各類型的粘土都會吸收水分，吸收水分後粘土晶格膨脹水化，水化進行到一定程度，粘土層間吸收水分發生滲透膨脹
，吸附層間水增到3nm左右，促使擴散雙電層的形成，同時可能發生層間陽離子的轉化置換。在pH>12的水泥漿溶液中，粘土將吸附陽離子於其表麵上或晶體邊緣上
，不同陽離子其離子交換能力不同，其次序一般為H+>Ba2+>SR2+>Cs+>Rb+>K+>NaLi+，一般情況膨潤土80%為表麵吸附，高嶺土為100%的晶體邊緣吸附。

　　聚羧酸減水劑是一種高性能減水劑，它的出現和我國高鐵混凝土的高耐久性
、高減水率、低堿含量的要求密不可分
，2006年nian我wo國guo國guo產chan聚ju羧suo酸suan減jian水shui劑ji才cai開kai始shi逐zhu漸jian使shi用yong。它ta是shi水shui泥ni混hun凝ning土tu運yun用yong中zhong的de一yi種zhong水shui泥ni分fen散san劑ji，聚ju羧suo酸suan減jian水shui劑ji已yi廣guang泛fan應ying用yong於yu民min用yong預yu拌ban混hun凝ning土tu中zhong
，其qi與yu砂sha
、石中粘土的敏感性也成了值得探討的問題之一。

　　粘土對聚羧酸減水劑的吸附機理：第一類，聚羧酸減水劑嵌入粘土內層區域
；第二類，粘土遇到水泥顆粒或聚羧酸減水劑形成水化、膨脹水化膜

，造成水泥顆粒不能吸附外加劑，導致分散性降低
；第(di)三(san)類(lei)

，當(dang)粘(zhan)土(tu)遇(yu)到(dao)羧(suo)酸(suan)減(jian)水(shui)劑(ji)時(shi)，粘(zhan)土(tu)的(de)負(fu)麵(mian)效(xiao)應(ying)增(zeng)加(jia)
，粘(zhan)土(tu)表(biao)麵(mian)對(dui)羧(suo)酸(suan)的(de)大(da)量(liang)吸(xi)附(fu)，產(chan)生(sheng)水(shui)泥(ni)顆(ke)粒(li)與(yu)粘(zhan)土(tu)表(biao)麵(mian)爭(zheng)奪(duo)羧(suo)酸(suan)減(jian)水(shui)劑(ji)的(de)吸(xi)附(fu)，粘(zhan)土(tu)的(de)吸(xi)附(fu)能(neng)力(li)大(da)於(yu)水(shui)泥(ni)顆(ke)粒(li)的(de)吸(xi)附(fu)能(neng)力(li)

，從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)混(hun)凝(ning)土(tu)流(liu)動(dong)性(xing)差(cha)。三(san)種(zhong)機(ji)理(li)中(zhong)
，第(di)三(san)類(lei)普(pu)遍(bian)認(ren)為(wei)是(shi)切(qie)實(shi)存(cun)在(zai)的(de)機(ji)理(li)，第(di)一(yi)類(lei)機(ji)理(li)在(zai)高(gao)溫(wen)情(qing)況(kuang)下(xia)可(ke)以(yi)發(fa)生(sheng)

，第(di)二(er)類(lei)機(ji)理(li)通(tong)過(guo)KCl溶液的加入證明影響不明顯。通過第三類機理的實際混凝土應用分析發現：粘土對羧酸鹽減水劑的吸附量是非常大的，其吸附量隨著粘土百分數的增加呈直線增大
，最大吸附量穩定於聚羧酸減水劑總量的80%。砂石3%的含泥量開始對聚羧酸減水劑影響明顯起來，當達到7%的含泥量時，羧酸減水劑30%的貢獻值全部由粘土吸附，極大地影響混凝土流動度。

　　三砂石含泥量對凝土質量的影響

　　1)砂石含泥量對摻聚羧酸減水劑混凝土工作性的影響。

　　為切實反映出砂石不同含泥量對摻聚羧酸減水劑混凝土工作性的影響
，現以C30混凝土為例


，進行混凝土拌合物工作性能測試。

　　水泥：P.O42.5級水泥
，比表麵積389，SO3
，含量為2.1%，3d抗壓強度25.8MPa。

　　礦粉：S95級礦粉，比表麵積420。

　　粉煤灰：粉煤灰，細度3%。

　　砂：洗砂，含泥量1.5%，細度模數2.6
，再次衝洗至含泥量為0.1%
，曬幹備用。

　　碎石：石灰石碎石，顆粒級配2mm～25mm，連續粒級。

　　外加劑：由石家莊市海森化工生產的保坍型減水劑母液複配而成的減水劑。

　　水：飲用水。

　　粘土：張家口恒泰膨潤土有限公司產化工填料膨潤土
，細度200目
，SiO2含量54%，Al2O3
，含量18%。

　　C30基準配合比如表1所示。

　　表1測試用C30混凝土配合比 kg/m3

　　砂石高含泥量對摻聚羧酸減水劑混凝土強度及耐久性的危害

　　將粘土按1%～9%替代水洗砂摻入混凝土中，通過調整外加劑摻量使混凝土坍落度在設計範圍內，通過查看混凝土拌合物的流動性、粘聚性、保水性的變化
，結果見表2。

　　表2混凝土拌合物性能

　　砂石高含泥量對摻聚羧酸減水劑混凝土強度及耐久性的危害

　　由表2可知，隨著含泥量的增加，混凝土拌合物的和易性越來越差，容重越來越小，外加劑的摻量越來越大
，在含泥量超過3%後發生明顯變化，7%後混凝土發生了質的變化
，整體混凝土發虛，外加劑的摻量的提高也改變不了混凝土的流動性，混凝土變為虛灰、死灰，不具有工作性和可泵性。

　　2)砂石含泥量對摻聚羧酸減水劑混凝土強度及耐久性的影響

　　砂石中所含粘土因其多孔、吸水、吸附外加劑，從而影響了混凝土的拌合及工作性
，如果不考慮混凝土的質量，將含泥量大於3%的砂石用於混凝土時

，會出現用水量增加
、外加劑用量增加、混凝土容重降低，如果含泥量大於7%時，混凝土的力學性能及耐久性發生了根本性的變化。

　　由表2可知


，隨著含泥量的增加，外加劑摻入量增加
，混凝土強度反而降低，含泥量超過4%時，28d強度已降至30MPa以yi下xia
，混hun凝ning土tu表biao麵mian出chu現xian大da量liang氣qi孔kong，混hun凝ning土tu的de密mi實shi度du遠yuan遠yuan降jiang低di，帶dai來lai的de結jie果guo就jiu是shi混hun凝ning土tu的de耐nai久jiu性xing大da幅fu降jiang低di，混hun凝ning土tu不bu能neng滿man足zu使shi用yong功gong能neng要yao求qiu。

　　四結語

　　1)砂石含泥量對摻聚羧酸減水劑的混凝土拌合物影響較為敏感。

　　2)砂石含泥量對摻聚羧酸減水劑的混凝土強度及耐久性影響較大。

　　3)實際混凝土生產需要把砂石含泥量控製在3%以內，以降低影響。

　　4)砂石含泥量大於7%時，需要更換砂石原材料

，以免出現質量事故。

　　5)各聚羧酸生產企業應在生產聚羧酸減水劑時
，通過調整主鏈及支鏈的結果，降低聚羧酸減水劑對砂石含泥量的敏感度。

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