聚合氯化鋁對(duì)混凝土工作性能的不良影響

王志學(xué)，祖慶賀，臧軍

（徐州中聯(lián)混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100）

聚合氯化鋁對(duì)混凝土工作性能的不良影響

王志學(xué)，祖慶賀，臧軍

（徐州中聯(lián)混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100）

本文通過(guò)對(duì)一起混凝土質(zhì)量事故原因的分析，發(fā)現(xiàn)聚合氯化鋁對(duì)混凝土的工作性能存在不良影響，并通過(guò)相關(guān)的混凝土試配試驗(yàn)驗(yàn)證了這一結(jié)論。這一事件提醒廣大的混凝土技術(shù)人員需要關(guān)注隨著優(yōu)質(zhì)砂石資源日漸短缺帶來(lái)的各種新問(wèn)題，通過(guò)自身的職業(yè)技能分析問(wèn)題并加以解決，確保混凝土的產(chǎn)品質(zhì)量。

聚合氯化鋁；混凝土；工作性能

0　前言

近年來(lái)，隨著商品混凝土的大力發(fā)展，優(yōu)質(zhì)砂石料的供應(yīng)日益緊張，尤其是優(yōu)質(zhì)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(biāo)的天然河砂，為了降低天然砂中的含泥量，使天然砂能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，許多砂場(chǎng)都購(gòu)置了砂石清洗設(shè)備[1-3]。砂石清洗設(shè)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(chǎn)企業(yè)原材料的質(zhì)量穩(wěn)定性，也提升了砂石供應(yīng)企業(yè)的產(chǎn)品附加值。

但 2014 年 1 月份在徐州發(fā)生了數(shù)起因使用水洗砂導(dǎo)致的質(zhì)量事故。2014 年 1 月份某混凝土生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的新拌混凝土的坍落度在 10 分鐘之內(nèi)損失殆盡，致使數(shù)十方混凝土無(wú)法施工，只能作為廢料處理，產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)損失。事故發(fā)生后，企業(yè)的技術(shù)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(xué)定性檢測(cè)

在水泥混凝土行業(yè)中，含泥量是導(dǎo)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(shí)，含泥量是第一個(gè)需要考慮的因素。然而技術(shù)人員對(duì)該批水洗砂進(jìn)行含泥量測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)含泥量?jī)H為 1.2%，泥塊含量為 0.3%，完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)混凝土拌制用砂的要求。

排除了含泥量的因素后，技術(shù)人員把原因聚焦到砂表面所附著的化學(xué)成分上，懷疑砂中含有一定成分的絮凝劑而導(dǎo)致混凝土工作性能損失過(guò)快。技術(shù)人員設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)易的定性檢測(cè)方法來(lái)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(diào)節(jié)砂——水體系的 pH 值至 0，以保證絮凝劑中的陽(yáng)離子能穩(wěn)定存在于溶液中。

然后，將砂－水體系的懸濁液過(guò)濾，過(guò)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(cè)溶液的 pH值變化，同時(shí)觀察溶液中有無(wú)絮狀沉淀物產(chǎn)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(jīng)檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)滴加氫氧化鈉時(shí)，隨著 pH 值的增加，溶液中逐漸出現(xiàn)絮狀沉淀，而隨著 pH 值的進(jìn)一步增加，絮狀沉淀逐漸消失，說(shuō)明溶液中含有兩性金屬離子。常見(jiàn)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(yīng)極強(qiáng)的緩凝劑，該批混凝土沒(méi)有發(fā)現(xiàn)凝結(jié)時(shí)間異常的現(xiàn)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(shí)，溶液中出現(xiàn)乳白色沉淀，基本可以說(shuō)明溶液中含有一定量的氯離子。

向溶液中滴加氯化鋇時(shí)，溶液中沒(méi)有變化，說(shuō)明溶液中不含有硫酸根離子。

查找相關(guān)資料，與以上相關(guān)試驗(yàn)現(xiàn)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(jià)陰離子的聚合作用而生產(chǎn)的分子量較大、電荷較高的無(wú)機(jī)高分子水處理藥劑，有吸附、凝聚、沉淀等功能，存在著適應(yīng)水域?qū)挕⑺馑俣瓤臁⑽侥芰?qiáng)、形成礬花大、質(zhì)密沉淀快、出水濁度低、脫水性能好等優(yōu)點(diǎn)，是一種優(yōu)良的水處理絮凝劑。

對(duì)于砂石供應(yīng)企業(yè)，含泥量不同的砂價(jià)格存在一定差異，在清洗砂的過(guò)程中，水是構(gòu)成洗砂成本的最主要因素，若能采取簡(jiǎn)便易行的方式使水能循環(huán)使用，必將大幅度降低洗砂成本。因此對(duì)于砂石供應(yīng)企業(yè)而言，存在著使用聚合氯化鋁的客觀誘因。

2　聚合氯化鋁對(duì)混凝土工作性能的不良影響

為了驗(yàn)證聚合氯化鋁對(duì)混凝土工作性能存在不良影響，技術(shù)人員通過(guò)試驗(yàn)分析了聚合氯化鋁的摻量對(duì)混凝土工作性能的影響。試驗(yàn)用原材料如下：

（1）淮海中聯(lián) P·O42.5 水泥，28d 強(qiáng)度為 49.7MPa；

（2）礦粉：徐州中誠(chéng)礦粉， 28d 活性指數(shù) 103%；

（3）粉煤灰：國(guó)華 Ⅱ 級(jí)灰，需水量比 98%；

（4）粗骨料：5～25mm 連續(xù)級(jí)配碎石，含泥量 0.5%；

（5）細(xì)骨料：Ⅱ 區(qū)中砂（河砂），含泥量 1.0%，泥塊含量 0.3%，細(xì)度模數(shù) 2.6；

（6）水：市政自來(lái)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(jí)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(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)按GB/T 50081－2002 《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。試驗(yàn)采用商品混凝土中最常用的 C30 配比作為基準(zhǔn)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(wàn)分之一到百萬(wàn)分之一，即每方混凝土聚合氯化鋁的用量為 80mg到 800mg。試驗(yàn)結(jié)果如表 2 所示。

表2　聚合氯化鋁用量對(duì)拌合物工作性能和凝結(jié)時(shí)間的影響

由試驗(yàn)結(jié)果可知，聚合氯化鋁對(duì)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(dǎo)致初始坍落度明顯下降，坍落度經(jīng)時(shí)損失更為嚴(yán)重。從混凝土的強(qiáng)度結(jié)果來(lái)看，微量的聚合氯化鋁對(duì)混凝土的強(qiáng)度影響并不明顯。

4　結(jié)語(yǔ)

（1）針對(duì)水洗砂的質(zhì)量問(wèn)題，公司技術(shù)人員和砂石供應(yīng)企業(yè)進(jìn)行了溝通，砂石供應(yīng)企業(yè)承認(rèn)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(fā)生，隨后的一年中，該砂石供應(yīng)企業(yè)提供的水洗砂沒(méi)有出現(xiàn)類似問(wèn)題。

（2）這一事件提醒廣大的混凝土技術(shù)人員需關(guān)注隨著優(yōu)質(zhì)砂石資源日漸短缺帶來(lái)的各種新問(wèn)題，通過(guò)自身的職業(yè)技能分析問(wèn)題并加以解決，確保混凝土的產(chǎn)品質(zhì)量。

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

[2] 劉武軍，張向斌．水工特細(xì)砂泵送混凝土施工技術(shù)[J]．人民長(zhǎng)江，2011,42：87-88．

[3] 姚燕，韓素芳，王鐵夢(mèng)，等．商品混凝土[M]．南京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［單位地址］江蘇省徐州市銅山經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)第三工業(yè)園盛寶路西首 徐州中聯(lián)混凝土有限公司（221100）

王志學(xué)（1964－），男，碩士，工程師，長(zhǎng)期從事水泥混凝土企業(yè)的經(jīng)營(yíng)及生產(chǎn)質(zhì)量管理工作。