砂石含泥量對(duì)摻聚羧酸外加劑混凝土質(zhì)量的影響

1、第 3 9卷 第 3 6 期 2013 年 12月山西 建 筑 S HANXIARC HI T E CT U REVo 1 ． 3 9No ． 3 6D e c ．2 0 1 3·1 2 9 ·文章編號(hào) ： 1 0 0 9 - 6 8 2 5 ( 2 0 1 3 ) 3 6 — 0 1 2 9 - 0 2砂 石含 泥 量 對(duì) 摻 聚 羧 酸 外 加劑 混 凝 土 質(zhì) 量 的 影 響 田艷 鵬 ( 1 ． 晉城市建

2、筑質(zhì)量監(jiān)督站 ， 山西 晉城 0 4 8 0 0 0李曉峰 2 ． 山西省建筑科學(xué)研究院 ， 山西 太原 0 3 0 0 0 1 )摘 要： 通過(guò)對(duì)粘土物理化學(xué)成分的組成以及其對(duì)聚羧酸鹽外加劑吸附量的分析， 并結(jié)合實(shí)際論證， 提出了砂石含泥量對(duì)摻聚羧 酸鹽外 加劑混凝土質(zhì) 量影響的見(jiàn)解 ， 為預(yù)拌混凝 土企業(yè)生產(chǎn)提供 了一 條可 行的技術(shù)路線。關(guān)鍵 詞 ： 含泥 量 ， 聚羧酸減水 劑 ， 混凝土 ， 混凝土質(zhì)量 中圈分 類號(hào) ： T

3、U 5 2 8 ． 0 c 4 2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ： A1概 述 隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展 ， 國(guó)家基本建設(shè)的加強(qiáng)， 預(yù)拌 混凝土企業(yè)也 經(jīng)歷 了一個(gè)蓬勃發(fā)展 的過(guò)程 ， 就作者所 在 山西省來(lái) 說(shuō)， 位處華北平原， 作為中西部連接的重要省份 ， 無(wú)論是從地理位 置來(lái)講， 還是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展空間戰(zhàn)略部署上來(lái)講， 山西的經(jīng)濟(jì)發(fā) 展已經(jīng)成為我國(guó)整體發(fā)展的重要組成部分。山西省內(nèi)的預(yù)拌混 凝土企業(yè)由 1 9 9 8 年的 3 5 家企業(yè)發(fā)展到 4

4、0 0余家 ， 混凝土生產(chǎn)量 由 1 9 9 8 年的 14 O O 萬(wàn) m增加 到約 1 ． 3 億 m。隨著 自然生態(tài) 的破 壞治理， 環(huán)境保護(hù)的加強(qiáng)， 混凝土拌合用天然砂資源的枯竭， 預(yù)拌 混凝土質(zhì)量已深深的影響到居民的建筑工程質(zhì)量， 與老百姓 的生 活 緊密聯(lián)系起來(lái) 。沿海城 市海砂 非淡 化處 理 、 內(nèi)陸城 市天然 砂含 泥量造成的建筑質(zhì)量事故也逐漸出現(xiàn)在各大視頻媒體的報(bào)道里，做好 混凝土質(zhì)量 ， 避免質(zhì)量事故 已刻不容緩

5、。眾所周知， 混凝土組成的化學(xué)反應(yīng)是非常復(fù)雜的， 除去正常 的硅酸鹽水化反應(yīng)外， 礦粉 、 粉煤灰的添加也使混凝土的研究增 加了很多亮點(diǎn)， 但令很多混凝土學(xué)者頭疼的事情是， 由于混凝土 砂石原材料帶入的粘土導(dǎo)致混凝土初始流動(dòng)性降低 、 收縮裂縫增 加、 耐久性降低等質(zhì)量問(wèn)題層出不窮 ， 控制難度也較大， 本文就砂 石含泥量對(duì)摻聚羧酸鹽外加劑的混凝土質(zhì)量的影響展開(kāi)論述。2 粘土 1 ) 基本概 念。砂 石含泥量 中所含 的泥 就是 粘土

6、， 粘土是一 種地球 億萬(wàn) 年來(lái) 自 然進(jìn)化 、 天然存在、 由各種礦物質(zhì)、 有機(jī)質(zhì) 微生物共 同組成的 復(fù)合多層結(jié)構(gòu)物質(zhì)。主要成分為硅鋁酸鹽結(jié)晶水合物， 即層狀硅 出的石料 要剔 除 ， 為下一步工序做好準(zhǔn)備 。石料攤鋪壓實(shí)后， 再進(jìn)行第二層瀝青的灑布和撒砂。在瀝青 罩面的工序中， 對(duì)砂的要求主要是干燥 、 雜質(zhì)少， 最好是中砂或粗 砂 ， 因?yàn)槭褂眉?xì)砂 相對(duì) 的用 油量會(huì) 增加 。砂 含 有較 多雜 質(zhì) 時(shí) ， 會(huì) 使表面層不夠平

7、整， 如果放車時(shí)間控制不好， 面層將在行車的作 用下 由于雜質(zhì)的擠壓 出現(xiàn)破壞 。酸鹽礦物 ， 為非水 硬性膠凝材料 ， 其 可 以通過(guò) 干燥或烘 烤而 硬化 。大多數(shù) 粘土都是 由各種斑狀結(jié) 構(gòu)構(gòu)成 的 薄片 型結(jié)構(gòu) ， 而 每一個(gè)板 狀結(jié)構(gòu)又 由許 多個(gè)單 元層 組成 ? 。決 定粘 土性能 的 主要 因素是 其結(jié)構(gòu) ， 一般鋁氧八 面體 和硅 氧 四面體組 成單 元層 ， 相 互之 間重 疊交錯(cuò) ， 復(fù)雜排布， 硅氧四面體與鋁氧八

8、 面體由 s i 一0 H和 A l — O H縮合成 s i 一0 一A l 橋鍵。鋁氧八面體： 硅氧四面體可主要分 為 1 ： l 和 2 ： 1 ， 自 然界中高嶺土為 1 ： l 的層結(jié)構(gòu)， 層間有較強(qiáng)的氫 鍵 ， 可置換型較小 ， 無(wú)膨脹 ， 有序 晶體 ， 表 面吸 附陽(yáng)離子少 ； 膨 潤(rùn)土 為 2 ： 1的層 結(jié)構(gòu) ， 層 間的鍵 能較小 ， 層 內(nèi)可以進(jìn)行 水化 和金 屬離 子交換 ， 晶格具有膨脹性 ， 為最常見(jiàn) 的粘

9、 土類型 ， 無(wú)論 是天然 砂還 是機(jī)制砂 中的泥 主要 是由高嶺石和膨潤(rùn)石組成 。2 ) 粘土對(duì)聚羧酸鹽外加劑 的吸附機(jī)理。各類型 的粘 土 都會(huì) 吸 收水 分 ， 吸收水 分 后 粘土 晶 格膨 脹 水 化 ， 水化進(jìn) 行到一定程度 ， 粘 土層間吸收水分 發(fā)生 滲透膨脹 ， 吸附 層間水增到 3n m左右 ， 促 使擴(kuò)散雙 電層 的形成 ， 同時(shí)可 能發(fā) 生層 間 陽(yáng)離子 的轉(zhuǎn)化置換 。在 p H> 1 2的水泥 漿溶 液

10、中， 粘 土將 吸附 陽(yáng)離子于其表面上或晶體邊緣上， 不同陽(yáng)離子其離子交換能力不 同 ， 其 次序 一般為 H>B a “ > S R “ > C s> R b>K> N a L i ’ ，一 般 隋 況膨潤(rùn)土 8 o ％為表面吸附， 高嶺土為 1 0 0 ％的晶 體邊緣 吸附。聚羧酸鹽系減水劑是一種高性能減水劑， 它的出現(xiàn)和我國(guó)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， 2 O

11、O 6 年 我 國(guó)國(guó)產(chǎn)聚羧酸 鹽減 水劑 才開(kāi)始 逐漸 使用 。它 是水 泥混 凝 土運(yùn) 用中的一種水泥分 散劑 ， 化 學(xué)上 可 以分 為兩 類 ， 以主鏈 為 甲基 丙 烯酸 ， 側(cè)鏈 為羧 酸基團(tuán)和 M P E G ( M e t h o x yP o l y e t h y l e n eG l y c o 1 ) 的聚 在瀝青罩面 的施工 過(guò)程 中 ， 對(duì)材 料 的要 求 比較嚴(yán) 格 ， 另 外對(duì) 于施 工工序也應(yīng) 掌握 尺度

12、 。希 望 以上 總結(jié) 得到 的一些 經(jīng)驗(yàn) 能對(duì) 地方道路維修有所幫助 。參考文獻(xiàn) ：[ 1 ]寧春麗． 農(nóng) 村公路 瀝青路 面在 設(shè)計(jì) 中的幾 個(gè)問(wèn)題 [ J ] ． 山西建筑 ， 2 0 1 1 ， 3 7 ( 1 1 ) ： 1 3 7 - 1 3 8 ．Di s c u s s i o no nt h er e q u i r e m e n t so fa s p h a l ts u r f a c ec o n s t r

13、 u c t i o nt or a w m a t e r i a l sM I A O J i n g( S h a n x iT r a f f i cC o n s t r u c t i o nS u p e r v i s i o nC o r p o r a t i o n ， T a i y u a n0 3 0 0 1 2 ， C h i n a )Ab s t r a c t ：I nv i e wo ft h

14、ec o mmo nc r a c k s ，s l a bs t a g g e r in g，p e e l i n g，p o l i s h i n g ，c a v i t ya n do t h e rd i s e a s e si nl o c a lh i g h w a yc e me n tc o n c r e t ep a v e -me n t ，t h i sp a p e ra n a l y z e d

15、t h er e q u i r e me n t so fa s p h a l ts u r f a c ec o n s t r u c t i o nt or a wma t e r ia l s ，a n di n t r o d u c e di nd e t a i lt h ea s p h a lt ，e mu l s i f i e r ， d o s -a g ea n du s a g eo fwa t e r

16、，a c c u mu l a t e de x p e r i e n c ef o rs i mi l a re n g i n e e r i n gc o n s t r u c t i o n ．Ke ywo r d s ：a s p h a lt ，e mu l s i f i e r ，a g g r e g a t e ，e f e c t收稿 日期 ： 2 0 l 3 - 1 0 - 2 2作者簡(jiǎn)介 ： 田艷鵬 ( 1

17、 9 7 9 - ) ， 女 ， 助理工程師 ；李 曉峰 ( 1 9 7 4 一 ) ， 男 ， 工程師 第 3 9 卷 第 3 6 期 · 1 3 0 ·2013 年12 月山西 建 筑 酯型結(jié)構(gòu) ， 簡(jiǎn)稱 酯類 羧酸 。另外 一種 以主鏈為 聚丙烯 酸 ， 側(cè) 鏈 為V i n y lA l c o h o lP o l y e t h y l e n eG l y c o l 的聚醚 型結(jié) 構(gòu) ， 酯 類羧 酸

18、。就 目前來(lái)講 ， 我國(guó)主要使用醚類羧酸減水劑 ， 特別 是在 近三年來(lái) ， 醚類 羧酸 已廣泛應(yīng)用 于 民用預(yù)拌 混凝 土 中， 其與 砂 、 石 中粘 土 的敏感 性也成 了值得探討 的問(wèn)題 之一 。粘土對(duì) 聚羧 酸鹽 外加 劑的 吸附機(jī) 理 ： 第一 類 ， 聚羧 酸鹽 減水 劑嵌入粘土 內(nèi)層 區(qū)域 ； 第二 類 ， 粘土 遇到水 泥顆 ?；?聚羧 酸鹽 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 ，

19、導(dǎo)致 分散性降低 ； 第三類， 當(dāng)粘土遇到羧酸減水劑時(shí)， 粘土的負(fù)面效應(yīng) 增加 ， 粘土表面對(duì)羧 酸 的大量 吸附 ， 產(chǎn)生水 泥顆 粒 與粘土 表 面爭(zhēng) 奪羧酸減水 劑 的吸 附 ， 粘 土的 吸 附能 力大 于水 泥顆 粒 的 吸附 能 力 ， 從而導(dǎo)致混凝 土流 動(dòng)性差 。三種機(jī) 理 中， 第 三類 普遍認(rèn) 為是 切實(shí)存在 的機(jī)理 ， 第 一類 機(jī)理在 高溫 情況 下可 以發(fā)生 ， 第 二類 機(jī) 理通過(guò) K C 1 溶液 的加人

20、證 明影響不 明顯 。通 過(guò)第 三類 機(jī)理 的實(shí) 際混凝 土應(yīng)用分析發(fā)現(xiàn) ： 粘土對(duì)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(shù) 的增加呈 直線 增大 ， 最大 吸附 量穩(wěn) 定于聚羧酸鹽減水劑總量 的 8 0 ％ 。砂石 3 ％ 的含泥量開(kāi)始對(duì)聚羧 酸影響 明顯起來(lái) ， 當(dāng)達(dá)到 7 ％的含泥量時(shí) ， 羧酸減 水劑 3 0 ％ 的貢獻(xiàn) 值全部 由粘土吸 附， 極大地影響混凝土流動(dòng)度 。3 砂石含泥量對(duì)摻聚羧酸鹽

21、外加劑混凝土質(zhì)量的影響 1 ) 砂石含泥量對(duì)摻聚羧酸鹽外加劑混凝 土工作性 的影 響。為切實(shí)反映 出砂 石不 同含泥 量對(duì) 摻聚 羧酸鹽 外加 劑混 凝 土 工作性 的影 響 ， 現(xiàn) 以 C 3 0混凝 土為例 ， 進(jìn) 行混凝 土拌 合物 工作性 能測(cè)試 。水 泥 ： 山西雙 良鼎新水 泥有 限公 司產(chǎn) P ． 0 4 2 ． 5 級(jí) 水泥 ， 比表 面積 3 8 9 ， S O含量 為 2 ． 1 ％ ， 3d 抗壓強(qiáng)度 2 5 ．

22、8M P a 。礦粉 ： 山西 中科產(chǎn) $ 9 5 級(jí)礦粉 ， 比 表 面積 4 2 0 。粉煤灰 ： 太原二 電廠級(jí)粉煤灰 ， 細(xì)度 3 ％。砂 ： 忻州豆羅水洗砂， 含泥量 1 ． 5 ％， 細(xì)度模數(shù) 2 ． 6 ， 再次沖洗 至含泥量為 0 ． 1 ％ ， 曬干備用 。碎 石 ： 陽(yáng)曲縣石灰石碎石 ， 顆粒級(jí)配 2m m~ 2 5m m ， 連續(xù)粒級(jí)。外加劑 ： 山西 和盛邦 混凝 土建 材有 限公 司產(chǎn) H S 一 1 0 9聚

23、羧 酸 鹽 減水 劑 ， 固含 量 4 0 ％ ， 將 其加 入適 量 保坍 劑 ， 稀 釋 為 固含量 為 8 ． O ％的泵送劑 ， 摻量 2 ％ 。水 ： 飲用水 。粘土 ： 張家 口 恒泰 膨潤(rùn) 土有 限公 司產(chǎn)化 工填 料膨 潤(rùn) 土 ， 細(xì)度 2 0 0目， S i O 2 含量 5 4 ％ ， A 1 2 0 3 含量 1 8 ％ 。C 3 0 基 準(zhǔn)配合 比如表 1 所示 。表 1 測(cè)試用 C 3 0混凝土配合比 k g

24、 ／ m水泥 礦粉粉煤灰水洗 砂 碎石外加劑 l拌合水2 4 58 07 97 6 510 5 77 ． 9l1 7 5注 ： 初始坍落度按 1 8 0m m± 3 0m i l l 設(shè)計(jì) 將粘土按 1 ％～ 9 ％替代水洗砂摻入混凝土中 ， 通過(guò)調(diào)整外加劑摻量使混凝土坍落度在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)， 通過(guò)查看混凝土拌合物的流 動(dòng)性 、 粘聚性 、 保水性 的變化 ， 結(jié)果見(jiàn)表 2 。表 2 混凝±拌合物性能 含混量 坍落

25、度 外加劑 序號(hào) 保 水性 粘聚性 容重 2 8d強(qiáng)度 實(shí)體狀態(tài) ％ k glO ． 12 o o好 好 7 ． 92 ． 4 03 4 ． 7好 21 ． 02 o o好 好 7 ． 92 ． 4 03 4 ． 4好 32O1 8 0好 好 8 ． 32 ． 4 03 3 ． 9好 43 ． O1 8 0較好 較好 8 ． 52 ． 4 03 3 ． 4氣孔增加 54 ． 01 9 0一般 一般 9 ．

26、 123 93 O ． 5氣 孔多65 ． O1 8 O一般 ～般 1 0 ． 22 ． 3 92 8 ． 7氣孔多 76 ． 0l 5 0～般 一般 1 222 ． 3 52 6 ． 9氣孔多 87 ． 0l 6 o較差 較差 1 3 ． 12 ． 3 52 5 ． 4氣孔多 98 ． 01 4 0較差 較差 l 5 ． 22 ． 3 22 4 ． 9氣孔多 l 09 ． 01 4 0較差 較差 1 6 ． 72

27、． 3 01 3 ． O氣孔多 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(lái) 越差 ， 容重 越來(lái) 越小 ， 外加 劑 的摻 量越 來(lái) 越大 ， 在 含 泥 量超 過(guò) 3 ％后發(fā)生 明顯變化 ， 7 ％后 混凝 土發(fā)生 了質(zhì) 的變 化 ， 整體 混凝 土 發(fā)虛 ， 外加劑 的摻 量 的提高 也改變 不 了混凝 土的流 動(dòng)性 ， 混凝 土 變?yōu)樘摶?、 死灰 ， 不具有工作性和可泵性 。2 ) 砂

28、石含泥量對(duì)摻 聚羧 酸鹽外 加劑 混凝 土強(qiáng)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(zhì)量 ， 將含 泥量 大 于3 ％ 的砂石 用于混 凝土 時(shí) ， 會(huì) 出現(xiàn)用水 量增 加 、 外加 劑用 量增 加 、混凝土容重 降低 ， 如果含泥量大于 7 ％時(shí) ， 混凝土 的力 學(xué)性能及 耐 久性發(fā)生 了根本性 的變化 。由表 2

29、 可知 ， 隨著含泥量的增加 ， 外加 劑摻人量 增加 ， 混凝 土 強(qiáng)度反而 降低 ， 含泥量超過(guò) 4 ％時(shí) ， 2 8d 強(qiáng)度 已降 至 3 0M P a 以下 ，混凝土表面出現(xiàn)大量氣孔 ， 混凝土 的密 實(shí)度 遠(yuǎn)遠(yuǎn)降低 ， 帶來(lái) 的結(jié)果 就是混凝土的耐久性大幅降低， 混凝土不能滿足使用功能要求。4 結(jié)語(yǔ) 1 ) 砂石含泥量對(duì) 摻 聚羧酸鹽 減水 劑 的混 凝土 拌合物 影 響較 為敏感 。2 ) 砂石含 泥量對(duì) 摻 聚羧酸鹽 減水

30、 劑 的混凝 土強(qiáng)度及 耐久 性 影響較大。3 ) 實(shí)際混凝土生產(chǎn)需要 把砂 石含泥量控 制在 3 ％ 以內(nèi) ， 以 降低影響。4 ) 砂 石含泥量大于 7 ％時(shí) ， 需要更換砂石原材料 ， 以免 出現(xiàn)質(zhì) 量事故 。5 ) 各 聚羧酸生 產(chǎn)企 業(yè)應(yīng)在生產(chǎn)聚羧 酸減水劑時(shí) ， 通過(guò)調(diào)整 主鏈及支鏈 的結(jié)果 ， 降低聚羧酸減水劑對(duì)砂石含泥量 的敏感度 。參考文獻(xiàn) ：[ 1 ]李 琪， 李曉峰． 摻 聚羧 酸鹽 系外加劑的 C A 5泵送混凝

31、 土問(wèn)題探討 [ J ] ． 山西建 筑， 2 0 1 2 ， 3 8 ( 2 3 ) ： 1 2 7 — 1 2 8 ．Ons a n ds i l tc o n t e n to nq u a l i t yo ft h em i x e dp o l y c a r b o x y l i c a dmi x t ur ec o n c r e t eTI A N Ya n - p e n g ‘ LIXi a o ·

32、 f e n g ~( 1 ． J i n c h e n gA r c h i t e c t u r a lQ u a l i t yI n s p e c t i o nS t a t i o n ， J i n c h e n g0 4 8 0 0 0 ， C h i n a ；2 ． S h a n x iR e s e a r c hI n st i t u t eo f A r c h i t e c t u r eS c

33、 i e n c e ， T a i y u a n0 3 0 0 0 1 ， C h i n a )Ab s t r a c t ：Ac c o r d i n gt ot h ea n a l y s i so ft h ec l a y’ Sp h y s i c a la n dc h e mi c a lc o mp o n e n t sa n dp o l y c a r b o x y l i c a dmi x t u

34、 r ea d s o r b a n e e，t h ep a p e rp o i n t so u tt h ei n s i g h to ft h ei n f l u e n c eo fs a n ds i l tc o n t e n to nq u a l i t yo ft h emi x e dp o l y c a r b o x y l i c a dmi x t u r ec o n c r e t e ，a

35、 n dp r o v i d e saf e a s i b l et e c h n i c a li —d e af o rt h ep r o d u c t i o no ft h ep r e mi x e dc o n c r e t ei ne n t e r p r i s e s ．Ke ywo r d s ：s i l tc o n t e n t ，p o l y c a r b o x y l i cwa t