聚合氯化鋁對混凝土工作性能的不良影響

王志學，祖慶賀，臧軍

（徐州中聯混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100）

聚合氯化鋁對混凝土工作性能的不良影響

王志學，祖慶賀，臧軍

（徐州中聯混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100）

本文通過對一起混凝土質量事故原因的分析，發現聚合氯化鋁對混凝土的工作性能存在不良影響，并通過相關的混凝土試配試驗驗證了這一結論。這一事件提醒廣大的混凝土技術人員需要關注隨著優質砂石資源日漸短缺帶來的各種新問題，通過自身的職業技能分析問題并加以解決，確保混凝土的產品質量。

聚合氯化鋁；混凝土；工作性能

0　前言

近年來，隨著商品混凝土的大力發展，優質砂石料的供應日益緊張，尤其是優質天然砂資源更為緊缺。目前許多地方都在大面積地使用含泥量超標的天然河砂，為了降低天然砂中的含泥量，使天然砂能達到國家標準和行業標準的基本要求，許多砂場都購置了砂石清洗設備[1-3]。砂石清洗設備的使用大大降低了天然砂中的含泥量，既保證了混凝土生產企業原材料的質量穩定性，也提升了砂石供應企業的產品附加值。

但 2014 年 1 月份在徐州發生了數起因使用水洗砂導致的質量事故。2014 年 1 月份某混凝土生產企業生產的新拌混凝土的坍落度在 10 分鐘之內損失殆盡，致使數十方混凝土無法施工，只能作為廢料處理，產生了一定的經濟損失。事故發生后，企業的技術人員采用排除法逐一替換混凝土的原材料，觀察混凝土的工作性能，最終將原因鎖定在水洗砂之上。

1　水洗砂化學定性檢測

在水泥混凝土行業中，含泥量是導致混凝土工作性能損失的最主要原因之一。一旦遇到混凝土工作性能急劇損失時，含泥量是第一個需要考慮的因素。然而技術人員對該批水洗砂進行含泥量測試時，發現含泥量僅為 1.2%，泥塊含量為 0.3%，完全符合國家標準和行業標準對混凝土拌制用砂的要求。

排除了含泥量的因素后，技術人員把原因聚焦到砂表面所附著的化學成分上，懷疑砂中含有一定成分的絮凝劑而導致混凝土工作性能損失過快。技術人員設計了簡易的定性檢測方法來鑒定砂表面是否吸附有絮凝劑。

首先，將水洗砂在蒸餾水中浸泡 24h 后，用濃硝酸調節砂——水體系的 pH 值至 0，以保證絮凝劑中的陽離子能穩定存在于溶液中。

然后，將砂－水體系的懸濁液過濾，過濾后的溶液分成三份，待檢。

向其中一份溶液中滴加氫氧化鈉溶液，檢測溶液的 pH值變化，同時觀察溶液中有無絮狀沉淀物產生。

向另一份溶液中滴加硝酸銀溶液，觀察溶液的變化。

向最后一份溶液中滴加氯化鋇溶液，觀察溶液的變化。

經檢測后，發現滴加氫氧化鈉時，隨著 pH 值的增加，溶液中逐漸出現絮狀沉淀，而隨著 pH 值的進一步增加，絮狀沉淀逐漸消失，說明溶液中含有兩性金屬離子。常見的兩性金屬離子只有鋁離子和鋅離子。而鋅離子是一種緩凝效應極強的緩凝劑，該批混凝土沒有發現凝結時間異常的現象，因此鋅離子的可能性基本可以排除。所以基本可以斷定溶液中含有一定量的鋁離子。

向溶液中滴加硝酸銀時，溶液中出現乳白色沉淀，基本可以說明溶液中含有一定量的氯離子。

向溶液中滴加氯化鋇時，溶液中沒有變化，說明溶液中不含有硫酸根離子。

查找相關資料，與以上相關試驗現象最吻合的絮凝劑是聚合氯化鋁。聚合氯化鋁是一種凈水材料，由于氫氧根離子的架橋作用和多價陰離子的聚合作用而生產的分子量較大、電荷較高的無機高分子水處理藥劑，有吸附、凝聚、沉淀等功能，存在著適應水域寬、水解速度快、吸附能力強、形成礬花大、質密沉淀快、出水濁度低、脫水性能好等優點，是一種優良的水處理絮凝劑。

對于砂石供應企業，含泥量不同的砂價格存在一定差異，在清洗砂的過程中，水是構成洗砂成本的最主要因素，若能采取簡便易行的方式使水能循環使用，必將大幅度降低洗砂成本。因此對于砂石供應企業而言，存在著使用聚合氯化鋁的客觀誘因。

2　聚合氯化鋁對混凝土工作性能的不良影響

為了驗證聚合氯化鋁對混凝土工作性能存在不良影響，技術人員通過試驗分析了聚合氯化鋁的摻量對混凝土工作性能的影響。試驗用原材料如下：

（1）淮海中聯 P·O42.5 水泥，28d 強度為 49.7MPa；

（2）礦粉：徐州中誠礦粉， 28d 活性指數 103%；

（3）粉煤灰：國華 Ⅱ 級灰，需水量比 98%；

（4）粗骨料：5～25mm 連續級配碎石，含泥量 0.5%；

（5）細骨料：Ⅱ 區中砂（河砂），含泥量 1.0%，泥塊含量 0.3%，細度模數 2.6；

（6）水：市政自來水；

（7）減水劑：江蘇蘇博特 JM-10，減水率 18%；

（8）聚合氯化鋁：江蘇博普，一級品。

混凝土拌合物性能按 GB/T 50080－2002 《普通混凝土拌合物性能試驗方法》標準進行測試，混凝土力學性能試驗按GB/T 50081－2002 《普通混凝土力學性能試驗方法》標準進行測試。試驗采用商品混凝土中最常用的 C30 配比作為基準配合比。

表1　C30商品混凝土配合比　　kg/m3

向混凝土中加入聚合氯化鋁，加入量為砂用量的千萬分之一到百萬分之一，即每方混凝土聚合氯化鋁的用量為 80mg到 800mg。試驗結果如表 2 所示。

表2　聚合氯化鋁用量對拌合物工作性能和凝結時間的影響

由試驗結果可知，聚合氯化鋁對混凝土拌合物工作性能影響較大，微量的聚合氯化鋁就可以導致初始坍落度明顯下降，坍落度經時損失更為嚴重。從混凝土的強度結果來看，微量的聚合氯化鋁對混凝土的強度影響并不明顯。

4　結語

（1）針對水洗砂的質量問題，公司技術人員和砂石供應企業進行了溝通，砂石供應企業承認了在洗砂用水中投放了聚合氯化鋁的行為，并保證以后不再有類似行為發生，隨后的一年中，該砂石供應企業提供的水洗砂沒有出現類似問題。

（2）這一事件提醒廣大的混凝土技術人員需關注隨著優質砂石資源日漸短缺帶來的各種新問題，通過自身的職業技能分析問題并加以解決，確保混凝土的產品質量。

[1] 李饗民，李寶忠．特細砂在混凝土中的應用[J]．山西建筑，2000(2)：132-134．

[2] 劉武軍，張向斌．水工特細砂泵送混凝土施工技術[J]．人民長江，2011,42：87-88．

[3] 姚燕，韓素芳，王鐵夢，等．商品混凝土[M]．南京：化學工業出版社，2005.

［單位地址］江蘇省徐州市銅山經濟開發區第三工業園盛寶路西首 徐州中聯混凝土有限公司（221100）

王志學（1964－），男，碩士，工程師，長期從事水泥混凝土企業的經營及生產質量管理工作。