砂石含泥量對摻聚羧酸減水劑隧道用泵送 混凝土性能影響

李建

摘要：混凝土主要由砂石料、水泥、摻合料、水、外加劑等組合而成，其中砂石料作為骨架結(jié)構(gòu)，占了混凝土體積的絕大部分，砂石料含泥量的大小直接影響混凝土工作性能和強度。混凝土中聚羧酸減水劑對砂石含泥量十分敏感，含泥量的變化直接影響聚羧酸減水劑的減水效果和保坍效果。目前除了加強對砂石料的水洗，降低砂石料含泥量外，還沒有一種簡單有效的措施來解決此問題，只能通過適當(dāng)提高減水劑的摻量來改善，但提高減水劑摻量的同時也提高了混凝土的成本，而且操作過程中容易造成泵送混凝土堵管情況發(fā)生。

Abstract： Concrete is mainly composed of sandstone， cement， admixture， water， additives， etc. Among them， sandstone as the skeleton structure， accounting for the vast majority of the volume of concrete， the size of sandstone mud directly affects the concrete work performance and strength. The polycarboxylic acid water-reducing agent in concrete is very sensitive to the sand and mud content. The change of the mud content directly affects the water-reducing effect and slump retention effect of the polycarboxylic acid water-reducing agent. At present， in addition to strengthening the washing of sand and gravel materials and reducing the mud content of sand and gravel materials， there is no simple and effective measure to solve this problem. It can only be improved by appropriately increasing the amount of water reducing agent， but while increasing the amount of water reducing agent， it also increases the cost of concrete， and it is easy to cause blocking of the pumped concrete during operation.

關(guān)鍵詞：含泥量;聚羧酸減水劑;混凝土;性能

Key words： mud content;polycarboxylic acid water reducer;concrete;performance

中圖分類號：TU528? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）10-0113-03

0? 引言

混凝土用砂石料含泥量是指砂石料中粒徑小于75μm的顆粒含量，這其中的“泥”成分一般為按規(guī)定要求加水拌勻、浸泡、淘洗后能從砂石料中分離出來的淤泥、黏土（一般是多種礦物集合體）和塵屑。多數(shù)情況下，砂石中含泥成分是具有一定吸附效應(yīng)的，且對聚羧酸減水劑的吸附效應(yīng)顯著。聚羧酸減水劑是通過自由基共聚原理合成的具有梳狀結(jié)構(gòu)的高分子表面活性劑，主鏈牢牢吸附在水泥顆粒表面上，能夠有效阻礙水化反應(yīng)提高其保塑性，枝鏈則包圍在水泥顆粒四周，起到靜電排斥和空間位阻的雙重作用，故摻加了聚羧酸減水劑的混凝土能表現(xiàn)良好的性能。砂石中所含 “泥”會將聚羧酸減水劑分子的一部分和水吸附，有時甚至整個聚羧酸減水劑分子都被吸附掉，減水劑分散效果顯著下降，混凝土流動性降低，坍落度損失加大，增加了隧道用泵送混凝土的施工難度。砂石中所含 “泥”會包裹在骨料表面，影響骨料與水泥的粘結(jié)，降低混凝土界面粘結(jié)力，使用含泥量超標(biāo)的砂石料拌制混凝土?xí)黾铀淼烙帽盟突炷临|(zhì)量管控難度。

1? 試驗

1.1 原材料

機制砂：提前洗干凈，五塘石場機制砂，細(xì)度模數(shù)3.1，石粉含量4.7%。

粗骨料：提前洗干凈，五塘石場碎石，含泥量0%，規(guī)格5-20mm。

水泥：華潤（鶴慶）水泥，P·042.5普通硅酸鹽水泥。

粉煤灰：貴州盤江發(fā)電廠生產(chǎn)Ⅱ類粉煤灰。

減水劑：山西鵬程PC-1H聚羧酸高性能減水劑。

以上所有原材料經(jīng)檢驗合格，試驗過程中所加入的含泥為五塘石場沖洗砂石料后沉淀池沉淀后產(chǎn)物，經(jīng)曬干碾壓后過0.075mm篩，取通過篩網(wǎng)產(chǎn)物制備備用。

1.2 摻聚羧酸減水劑隧道用泵送混凝土配合比數(shù)據(jù)（表1）

1.3 試驗方法

1.3.1 混凝土坍落度、擴展度測定

混凝土坍落度、擴展度測定按照GB/T50080-2016規(guī)定的方法進(jìn)行測定。

1.3.2 混凝土試件成型、養(yǎng)護(hù)及56天抗壓強度試驗

混凝土試件成型、養(yǎng)護(hù)及56天抗壓強度試驗按照GB/T50081-2019規(guī)定的方法進(jìn)行測定。

2? 結(jié)果與討論

2.1 砂石含泥量變化對摻聚羧酸減水劑隧道用泵送混凝土坍落度和擴展度性能影響

在試驗過程中，初始坍落度、初始擴展度、1h后擴展度、1h后坍落度數(shù)值取4次試驗平均值;根據(jù)圖1我們可以看出，隨著砂石含泥量的增加，初始擴展度、初始坍落度、1h后擴展度、1h后坍落度都在隨之降低;同時，隨著砂石含泥量的增加，1h后坍落度、1h后擴展度在急劇變小。

分析其原因：①砂石中“泥”的顆粒粒徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水泥的粒徑，且“泥”顆粒表面比水泥和粉煤灰顆粒表面都要粗糙，隨著砂石含泥量的增加，混凝土漿體中顆粒之間的摩擦力隨之增大，流動性變差，混凝土坍落度和擴展度隨之減小。②砂石中“泥”有吸附效應(yīng)，會吸附掉混凝土中的一部分聚羧酸減水劑和水，導(dǎo)致實際參與混凝土拌制中起減水和保坍作用的減水劑減少，起作用的水泥漿變少，混凝土流動性變差，需水量上升。隨著砂石含泥量的增加，在混凝土單方用水量保持不變的條件下，摻聚羧酸減水劑的泵送混凝土拌合物稠度增加，坍落度減小，擴展度降低，同時混凝土保坍效果不斷變差。③隨著砂石含泥量的增加，混凝土中漿體的比表面積也隨之增大，需水量變大。在混凝土單方用水量保持不變的條件下，隨著砂石料含泥量的增加，摻聚羧酸減水劑的泵送混凝土和易性下降，坍落度和擴展度減小。

2.2 砂石中不同含泥量對摻聚羧酸減水劑隧道用泵送混凝土強度影響

從圖2-圖5分析，我們可知：①分析曲線1，隨著砂石含泥量的增加，混凝土強度隨之小幅度降低，水膠比越小，受砂石料含泥量的影響越大;②分析曲線2并與曲線1對比，隨著砂石含泥量的增加，1小時后經(jīng)加水拌制后的混凝土強度隨之大幅度降低（含泥量為4.7%和6.7%對應(yīng)混凝土坍落度大于170mm，未加水）;③分析曲線3并與曲線1對比，隨著砂石含泥量的增加，1小時后經(jīng)加聚羧酸減水劑拌制后的混凝土強度變化不大（含泥量為4.7%和6.7%對應(yīng)混凝土坍落度大于170mm，未加減水劑）;曲線3與曲線2對比可知，摻減水劑的混凝土強度明顯好于直接加水的混凝土強度。

分析其原因：

①砂石中含泥量影響混凝土硬化后的界面粘結(jié)力，隨著砂石中含泥量的增加，這種影響越來越明顯。含泥量越大，混凝土硬化后界面粘結(jié)力越低，越不容易滿足高強度等級的混凝土要求;②根據(jù)以往研究結(jié)果分析，混凝土隨水膠比降低，強度升高，1小時后添加水重新拌制混凝土來滿足混凝土施工工藝要求，大幅度增大了水膠比，所以混凝土強度大幅度降低;③1小時后添加聚羧酸減水劑重新拌制混凝土來滿足施工工藝要求，水膠比基本不變化，所以最終強度變化不大。

3? 結(jié)論

①在隧道混凝土施工過程中，要嚴(yán)格控制砂石料含泥量，在一定范圍內(nèi)，隨著砂石含泥量的增加，摻聚羧酸減水劑的泵送混凝土施工性能會大幅度降低，造成施工困難，同時無法保證實體質(zhì)量。

②嚴(yán)格控制砂石料質(zhì)量，特別是砂石料含泥量，這對控制摻聚羧酸減水劑的隧道用泵送混凝土強度有很大益處。

③為了滿足泵送混凝土施工性能要求，保證混凝土質(zhì)量，在混凝土長時間等待性能變差后，可以采用精確計量二次添加少量減水劑方案來保證混凝土施工和質(zhì)量，堅決不允許通過加水來調(diào)整泵送混凝土的施工性能。

④為了擴大砂石料來源，在保證質(zhì)量的前提下降低成本，聚羧酸減水劑配方的調(diào)整優(yōu)化改良可以向著增強抗“泥”性能方向發(fā)展，降低聚羧酸減水劑對混凝土原材料的敏感性。

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