砂子含泥量对掺用聚羧酸高效减水剂混凝土性能的影响及有效对策

2008 年第 3 期
商品混凝土 Beton Chinese Edition——Ready-mixed Concrete
·17·
落度相差不是太大。砂子含泥量对混凝土工作性影响的实验
数据见表 5。 表 5 不同水灰比和砂子不同含泥量下的混凝土工作性
编号 粘聚性
保水性
坍落度（mm）
0min 30min
4 混凝土试验
4.1 砂子含泥量对掺聚羧酸高效减水剂混凝土性能的影响 大量文献在配合比设计时对砂子含泥量的考虑上，都是按
5% 的递增方式，笔者在砂子含泥量设计时按 2% 递增。试验 中全部使用水洗砂、石，然后再用人工方法把砂子的含泥量调 整到试验需要的含泥量。为了让试验更有代表性，先把砂子和 泥均匀地混合好后，再在它们表面洒一些水，使他们能充分的 湿润，这样泥就能更好地粘在砂子表面，然后再自然晒干进行 试验。这样就保证了试验中泥在砂子的状态和现实中的状态 相接近。该试验中混凝土配合比见表 4。
15
17 0.5 189 81 866 1148 135 1.5
0
18 0.5 189 81 866 1148 135 1.5
3
19 0.5 189 81 866 1148 135 1.5
5
20 0.5 189 81 866 1148 135 1.5
7
21 0.5 189 81 866 1148 135 1.5
60min
1 一般 不好，稍有泌水 240
240
240
2 一般
不好
190
170
130
3
良
良
190
150
100
4
良
良
180
100
0
5
良
好
175
70
0
6
良
好
160
50
0
7
良
好
140
0
0
8
良
好
100
0
0
9 一般 不好，稍有泌水 220
220
220
10 一般
不好
170
120
80
11 良
不好
150
90
50
12 良
1 试验原材料
它具有保坍性，但本身没有减水效果。
2 Z 剂机理试验
不难想到，骨料（主要是砂子）含泥量显著影响聚羧酸减水 剂效用和掺量的原因是很细的泥土对聚羧酸减水剂会有很强 的吸附作用，消耗掉了相应减水剂用量的效能。也不难想到，Z 剂的作用机理就是能够屏蔽或阻隔泥土对减水剂的吸附，这很 可能是泥土对 Z 剂有更强或更快的吸附作用所致，亦即泥土会 选择性地优先吸附 Z 剂，从而减少了对减水剂的吸附。鉴于进 行吸附试验研究的难度和工作量很大，笔者单位也缺乏相应研 究试验条件，笔者暂且还未能进行直接认证相关吸附机制的研 究工作。但还是进行了力所能及的一些间接的论证试验研究， 并有所收获。
J8 95
5
5
0.75 160 0
0
J9 95
5
10
0.85 150 0
0
J10 90
10
5
0.75 110 0
0
J11 90
10
10
0.85 200 200 130
J12 85
15
5
0.75 100 0
0
J13 85
15
10
0.85 155 0
0
J14 80
20
5
0.75 230 205 220
J15 80
NO
复配比例
掺量
JSPC（%） Z 剂（%） （%）
T1 -
-
-
T2 100
-
1.6
T3 -
100 0.2
T4 90
10
1.2
T5 85
15
1.3
T6 80
20
1.4
液限（%） 塑限（%） 塑性指数
38
21
17
36
20
16
42
19
23
40
21
19
37
20
17
38
20
18
·16·
商品混凝土 Beton Chinese Edition——Ready-mixed Concrete
20
10
0.85 220 235 240
J16 75
25
5
0.75 220 100
0
J17 75
25
10
0.85 100 0
0
3.2 分析 (1) 从表 2 可以看出与纯水泥比，内掺 5% 泥后减水剂的掺
量提高 30% 后才能控制净浆流动度损失。 （2）从表 2 可以看出与纯水泥比，内掺 10% 泥后减水剂的
9
22 0.5 189 81 866 1148 135 1.5
11
23 0.5 189 81 866 1148 135 1.5
13
24 0.5 189 81 866 1148 135 1.5
15
4.2 试验结果 4.2.1 砂子含泥量对混凝土工作性的影响
把沙子中的泥作为一种劣质材料考虑，砂子、石子的含泥 量若超标 1%，大致都带入 10kg/m3 的含泥量，约为粉煤灰用量 的 1/10，对混凝土强度和坍落度的不利影响与粉煤灰的品质降 低的影响近似，所以就按导致降低粉煤灰等级来处理。粉煤灰 的等级降低必定影响混凝土的用水量，为了试验中强度和坍落 度的可比性，在外加剂的掺量上做了几次试拌后确定了外加剂 的掺量。这样就可以控制空白混凝土和高含泥量的混凝土坍
水泥：潍坊产的山水牌 P.O42.5R 水泥； 粉煤灰：潍坊电厂产Ⅰ级粉煤灰；
表 1 液塑限试验
砂子：潍坊安丘产河砂，细度模数为 2.7 的中砂； 石子：潍坊本地产 5 ～31.5mm； 水：自来水； 泥：从混凝土搅拌站水洗砂的泥沉积池中选取，选取了池 子的不同地点的泥。然后在太阳下自然干燥，再研碎，使泥回 复到原来的状态； 减水剂：山东恒健新材料技术研究有限公司生产的聚羧酸 减水剂 JSPC, 减水剂的含固量为 20%； Z 剂：是一种专门针对骨料中泥土吸附而研制出的材料，
对同一水胶比混凝土，外加剂掺量固定。预先通过试拌确 定外加剂的适宜掺量，以控制空白混凝土的坍落度不是太大、 含泥量最高的混凝土的坍落度不是太小。
表 4 混凝土配合比
NO
W/C
C
FA
S
G
W 外加剂
(kg/m3） (kg/m3） (kg/m3） (kg/m3） (kg/m3） （%）
含泥量 （%）
1 0.3 208 208 789 1089 125 2.2
0
2 0.3 208 208 789 1089 125 2.2
3
3 0.3 208 208 789 1089 125 2.2
5
4 0.3 208 208 789 1089 125 2.2
7
5 0.3 208 208 789 1089 125 2.2
9
6 0.3 208 208 789 1089 125 2.2
［摘要］ 本文试验了混凝土中砂子的不同含泥量对掺聚羧酸减水剂的混凝土性能的影响，在此基础上经过大量的试验， 研制出一种能有效减小混凝土中砂子含泥量对聚羧酸减水剂性能的影响的助剂。
［关键词］ 含泥量；聚羧酸减水剂；萘系减水剂；助剂
0 前言
作为混凝土重要组成部分的细骨料占混凝土体积的 30% 左右，其各项性能的好坏直接影响到混凝土的早期工作性能及 硬化后的力学性能等。大量文献研究了混凝土中细骨料的泥 含量对掺萘系减水剂混凝土力学性能等的影响，只有少量文献 研究聚羧酸减水剂与混凝土中细骨料含泥量的相容性。我国 聚羧酸减水剂的研究始于 20 世纪 90 年代中后期，其工业化生 产及应用始于 21 世纪初期，其推广应用进程目前正以人们始 料不及的速度迅猛发展。目前一些铁路客运专线，南水北调、 港口码头、水电大坝、市政工程等许多重点工程中得到广泛使 用。工民建工程中对混凝土原材料质量控制没有大型工程及 重点工程中严格，聚羧酸减水剂与骨料的含泥量的适应性好坏 直接影响到聚羧酸减水剂的推广。少量有关文献介绍，聚羧酸 减水剂对混凝土中砂子含泥量十分敏感，砂子中的含泥量对混 凝土的影响是很大的，从混凝土工作性来说，它影响了混凝土 的坍落度及坍落度损失，从混凝土的力学性能来说，当砂子含 泥量超过 3% 就会对混凝土强度有影响。目前还没有一种有 效的办法来解决此问题，只能通过提高聚羧酸减水剂的掺量来 解决，但提高了聚羧酸减水剂的掺量同时也提高了每方混凝土 的成本。针对此问题笔者经过大量的试验研究，研制出一种抑 制骨料含泥量影响的助剂，用它与聚羧酸复配后能有效抑制混 凝土骨料中含泥量对聚羧酸减水剂用量的影响，降低聚羧酸减 水剂的掺量，保持聚羧酸减水剂的使用效能。
掺量提高 90% 后才能控制净浆流动度损失。 （3）从表 3 可以看出，聚羧酸减水剂与 Z 剂复配效果最好
的比例是 8∶2，在此比例下不管含泥量是 5% 或者 10% 都能很 好地控制净浆流动度损失。
（4）从表 2、表 3 可以看出，聚羧酸减水剂与 Z 剂复配后与 单掺聚羧酸减水剂相比，掺量可以大幅度降低，且效果非常好。
良
150
70
40
13 良
好
140
50
0
14 良
好
120
30
0
15 良
好
100
0
0
16 良
好
70
0
0
17 一般 不好，稍有泌水 160
160
1ห้องสมุดไป่ตู้0
18 一般
3 水泥净浆试验
3.1 试验配比表及试验结果 水泥净浆试验按照《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行，
泥按内掺法掺入水泥中。
表 2 水泥净浆试验
编号
泥掺量 （%）
减水剂掺量 （%）
净浆流动度（mm）
0min
60min 120min
J1
-
0.65
260
260
255
J2
5
0.85
130
0
0
J3
5
0.95
235
笔 者 认 为，有 关 的 选 择 性 吸 附 机 制，通 过 土 工 学 测 试 土 的 液 塑 限 的 试 验 方 法 安 排 进 行 一 些 对 比 试 验，是 应 该 有 所 反 映，可 以 窥 见 其 端 倪，乃 至 对 最 终 的 效 果 方 面 取 得 一 些 定 性 和 定 量 的 判 断 认 识 的。 为 此，笔 者 参 照 土 工 试 验 规 范 《GB-7/50123-1999》，在试验方法上略作改动，把减水剂和 Z 剂 分别或共同引入试验（模拟混凝土中减水剂和 / 或 Z 剂的掺用 情况），进行了土的液塑限测定的系列对比试验。试验中，把水 和泥，掺加或不掺加减水剂和 / 或 Z 剂，倒入净浆搅拌锅中，搅 拌 4min 后直接按规范测定土的液塑限数值。先在不掺减水剂 和 Z 剂的空白试验中，通过调整用水量，把土的液限和塑限分 别控制在 38% 和 21%，把这个用水量作为基准用水量。然后 再进行掺减水剂或 / 和 Z 剂的对比试验。6 组对比试验测定结 果如表 1 所示。
5
12 0.4 195 130 825 1139 130 2.2
7
13 0.4 195 130 825 1139 130 2.2
9
14 0.4 195 130 825 1139 130 2.2
11
15 0.4 195 130 825 1139 130 2.2
13
16 0.4 195 130 825 1139 130 2.2
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商品混凝土 Beton Chinese Edition——Ready-mixed Concrete
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砂子含泥量对掺用聚羧酸高效减水剂 混凝土性能的影响及有效对策
刘国栋1，关志梅2，魏春涛3，杨红红4 （1.山东恒健新材料技术研究有限公司，山东 潍坊 261200；2. 北京华信高技术公司，北京 100024； 3. 山东省交通工程监理咨询公司，山东 济南 250014；4. 山东恒建工程检测有限公司，山东 潍坊 261200）
200
170
J4
5
1.1
250
245
255
J5
10
0.95
100
0
0
J6
10
1.1
225
200
170
J7
10
1.25
235
230
220
表 3 减水剂与 Z 剂复配后净浆试验
编 号
减水剂复配比例 泥掺量
减水剂 Z 剂 （%） （%） （%）
复配后减 水剂掺量
（%）
净浆流动度（mm） 0min 60min 120min
2008 年第 3 期
从表 1 结果可以看出，单掺 Z 剂后土的塑性指数值最大， 其次是聚羧酸系高效减水剂与 Z 剂按 9:1 复合的，最低值是单 掺聚羧酸系高效减水剂的。从取得液塑化效果来看，单掺聚羧 酸系高效减水剂时需要的减水剂掺量最大，复合掺用聚羧酸系 高效减水剂和 Z 剂则减水剂需用量降低，而聚羧酸系高效减水 剂与 Z 剂复配比例为 8.5：1.5 时效果最佳，其次是复配比例为 9： 1 者，复配比例为 8：2 时又略差些。整个对比试验可以证实，Z 剂与聚羧酸减水剂适当复配使用，可以有效抑制土对减水剂的 吸附，使减水剂掺量明显降低。后续的水泥净浆试验和混凝土 试验进一步确认了这些效果。
11
7 0.3 208 208 789 1089 125 2.2
13
8 0.3 208 208 789 1089 125 2.2
15
9 0.4 195 130 825 1139 130 2.2
0
10 0.4 195 130 825 1139 130 2.2
3
11 0.4 195 130 825 1139 130 2.2