張麗超

（中鐵十三局第六工程公司，長春130000）

0 引言

混凝土外加劑可以根據(jù)實際需要改變混凝土自身的工作性能，近些年被大量運用于實際工程之中，它已經(jīng)成為混凝土組成中比較重要的部分。例如聚羧酸系減水劑，依靠自身的親水性和增水性雙重作用，同等流動狀態(tài)減少用水量，同樣強度減少水泥用量，并能夠提高混凝土的和易性和施工性，提高混凝土強度和密實度。文獻［1］中研究表明，細骨料所攜帶的污泥對于聚羧酸系減水劑的吸附能力要好于水泥［1］，這樣就改變了混凝土的原有力學(xué)性能。為了保持混凝土原有的性能，實際操作往往是加大減水劑的劑量，以獲得更好的效果。這樣就形成了含泥量的多少，嚴(yán)重影響了減水劑的添加量。有研究發(fā)現(xiàn)泥土中的有些成分，如高嶺土對聚羧酸系減水劑的吸附量是水泥的數(shù)倍，而膨潤土的吸附量是水泥的數(shù)十倍［1］。聚羧酸減水劑對于混凝土砂子中的含泥量十分敏感，同時砂子的含泥量對于混凝土的強度也是有影響的，坍落度的損失就是它引起的。當(dāng)含量超過3%時，強度也會受到影響［2］。

查閱大量的相關(guān)學(xué)術(shù)文獻，國外對于聚羧酸外加劑的合成以及聚羧酸本身對適應(yīng)性的影響等相關(guān)領(lǐng)域多有研究，而國內(nèi)相關(guān)學(xué)者多集中于聚羧酸外加劑對水泥性能的研究。只有少量的文章涉及到聚羧酸外加劑與細骨料含泥量之間的相容性的研究。針對相關(guān)的現(xiàn)狀，采用如下實驗來研究含泥量與聚羧酸外加劑之間的相容性，通過混凝土的工作性和強度變化來反應(yīng)他們之間的關(guān)系。

1 含泥量對混凝土工作性能的影響

1.1 試驗原材

水泥：混凝土外加劑檢測專用基準(zhǔn)水泥；砂子：遼河，細度模數(shù)2.7中砂（去除0.075mm以下雜物）；石子：哈福5～20mm（去除0.075mm以下雜物）；水：自來水；土：取樣九臺市通過0.075mm土壤篩的土；減水劑：山西凱迪建材有限公司的KDSP－1聚羧酸鹽高性能減水劑。

1.2 水泥凈漿試驗確定飽和摻量點

經(jīng)過多年從事外加劑試驗所積累的經(jīng)驗，筆者認為如要確定聚羧酸外加劑與骨料中含泥量的影響關(guān)系，必須首先確定外加劑與水泥之間的相容性，從而更明顯地表達出聚羧酸型外加劑的性能以及排除針對水泥的影響因素。水泥凈漿試驗均采用GB／T 8077—2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》。

1.2.1 試驗儀器

試驗用主要儀器有：水泥凈漿攪拌機、截錐圓模、玻璃板、秒表、刮刀、鋼直尺、天平等。

1.2.2 試驗數(shù)據(jù)分析

當(dāng)確定為基準(zhǔn)水泥時，對基準(zhǔn)水泥分別加入不同摻量的外加劑，進行加水?dāng)嚢?0s后針對水泥凈漿流動度檢測。繪制以摻量為橫坐標(biāo)，流動度加水?dāng)嚢?0s后為縱坐標(biāo)的曲線。根據(jù)GB 8076—2008《混凝土外加劑》試驗方法確定外加劑飽和摻和點。試驗結(jié)果見表1與圖1。

表1 飽和摻量點試驗

圖1 飽和摻量點

通過實驗得出相關(guān)現(xiàn)象：凈漿流動度隨混凝土外加劑摻量增加而增大，當(dāng)摻量到1.0%時，再增加摻量時流動度基本不再增加，反而減少，此摻量為該混凝土外加劑的飽和摻量點。

1.3 土的流動度試驗

骨料中土的物理性質(zhì)對于外加劑與水泥吸附存在抑制作用，并且土的種類影響著對外加劑與水泥吸附能力的強弱，筆者認為，通過土的液塑限指標(biāo)來確定土的分類，根據(jù)GB／T 50145—2007《土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)》來確定土質(zhì)名稱，從而可根據(jù)天然狀態(tài)下土的含水率來確定土處于什么樣的狀態(tài)，所以首先通過研究土的性質(zhì)從而能推斷出下面的外加劑與土的摻量以及影響關(guān)系。針對骨料中選取通過0.075mm的方孔篩以下的細粒土做土的試驗（砂子：遼河，細度模數(shù)2.7中砂；石子：哈福5～20mm）。本次試驗所選取的是粒徑不大于0.5mm的土，故可以采用液、塑限聯(lián)合測定方法。

1.3.1 試驗儀器

帶標(biāo)尺的圓錐儀、電磁鐵、顯示屏、聯(lián)合開關(guān)和試樣杯。圓錐質(zhì)量為76g，角度為30°；讀數(shù)顯示采用光電式；試樣杯內(nèi)徑為40mm，高度為30mm。

1.3.2 試驗步驟

（1）選取天然含水率0.075mm及以下的細粒土250g，用純水調(diào)成石膏狀保持狀態(tài)靜置超過12h。

（2）將樣品填滿試樣杯置于升降座上，調(diào)節(jié)零點使圓錐尖接觸試樣表面，按下開關(guān)，圓錐靠自身重力沉入試樣內(nèi)，5s后讀取數(shù)字滿足指定要求后，取10g放入稱量盒，測定出含水率。

（3）將全部試樣吹干，根據(jù)以上步驟，分別測定第二點、第三點試樣的沉入深度及含水率。

（4）根據(jù)試驗數(shù)據(jù)（表2），做出雙對數(shù)曲線（圖2），依據(jù) GB／T 50123—1999《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進行數(shù)據(jù)分析計算。

表2 土的液塑限試驗

通過試驗，確定土的類型為細粒土的黏土種類，這種類型土的稠度比較大，摻入水后流動度小。由此可推測出，土的類型中粒徑越小，它的黏稠度就越高，摻入水后的流動度可能也會隨之變小。根據(jù)這一現(xiàn)象，再摻入外加劑來觀察它的流動性，從而確定土的摻量。這樣可以很直觀地發(fā)現(xiàn)土的種類及粒徑與外加劑之間的關(guān)系。

圖2 土的液塑限試驗

1.3.3 確定土的摻量

根據(jù)水泥用量確定土和外加劑用量（采用外摻法），試驗儀器及試驗步驟參考1.2來確定。

表3 凈漿流動度試驗

圖3 土對外加劑流動度影響

實驗中觀察到：隨著外加劑摻量和土的摻量逐漸增加，水泥凈漿流動度逐漸增大，當(dāng)外加劑摻量為1.4%，土的摻量為2%時，它所對應(yīng)的流動度為310mm。繼續(xù)增大外加劑和土的摻量時，流動度逐漸不變，反而減小。

2 對于混凝土強度的影響

2.1 試驗用數(shù)據(jù)及材料

水灰比：W／C＝0.4；砂用量：采用Ⅱ區(qū)要求的中砂，細度模數(shù)為2.7，水洗干凈含泥量控制在0.1%；石子：采用公稱粒徑為5～20mm的碎石，采用二級配，其中5～10mm占40%，10～20mm占60%，滿足連續(xù)級配要求，針片狀物質(zhì)含量2%，孔隙率為35%，含泥量控制在0.1%；用水量：按照坍落度控制在（210±10）mm時的最小用水量；摻合料：經(jīng)過105℃烘箱烘干土樣，通過0.075mm篩，余下的土樣作為混凝土的摻合料。

施工中采用摻用KDSP－1聚羧酸鹽高性能減水劑，摻量為水泥用量的1.4%，減水率高達35%，但考慮混凝土的和易性較差，且施工中容易結(jié)團，故在試配中不考慮其減水效果，在拌和過程中觀察其坍落度及施工性能

2.2 施工工藝及步驟

（1）據(jù)每次攪拌混凝土的方量，按照配合比要求，準(zhǔn)確計量每次加入重量。

（2）砂石料備好后采用60L強制式攪拌機。將集料加入攪拌機，干拌30s左右，加入水后，濕拌30s左右。

（3）攪拌完成后隨機取樣，裝入150mm×150mm×150mm試模養(yǎng)護1d、3d、7d、28d測取強度值。不同混凝土齡期抗壓強度按照GBT 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗》進行測試。

測試結(jié)果如表4～5及圖4。

表4 混凝土配合比試驗

表5 混凝土抗壓強度試驗

圖4 基準(zhǔn)砼抗壓強度

統(tǒng)計以上數(shù)據(jù)，分析得出：當(dāng)骨料中的含泥量大約在2%左右，減水劑在1.4%時，其混凝土的工作性達到最大，如若繼續(xù)增大摻量，則會導(dǎo)致混凝土的嚴(yán)重泌水現(xiàn)象。當(dāng)骨料中含泥量不大于3%時，對混凝土強度影響不大，混凝土的工作性能隨含泥量增大而改變。當(dāng)骨料中含泥量大于3%時，骨料中含泥量每增大0.5%，強度降低大約1%。

3 結(jié)語

綜合上述各個實驗數(shù)據(jù)以及觀察到的實驗現(xiàn)象得出：

（1）土的類型影響到了它與外加劑的吸附能力，其中土的黏稠度是其因素之一。

（2）當(dāng)外加劑摻量為1.4%，土的摻量為2%時，繼續(xù)增大外加劑和土的摻量時，流動度不變，反而減小。

（3）當(dāng)骨料中含泥量在3%以下時，對混凝土的強度沒有太大影響，但混凝土坍落度隨含泥量的增加而降低；當(dāng)骨料的含泥量在大于3%時，骨料中的含泥量每增大0.5%，強度降低大約1%。

（4）總之摻加外加劑的混凝土中如若骨料中含泥量過多會嚴(yán)重影響混凝土強度，這樣大大降低了混凝土的使用性能。如果想改善含泥量過多帶來的不利影響，建議可以摻加一些抑制骨料含泥量的摻合料對聚羧酸高性能減水劑混凝土的影響，提高砼的強度。

［1］于濤，張亮，周鈺淪，等.聚羧酸外加劑與砂含泥量的適應(yīng)性研究［J］.混凝土，2012（3）：98－100.

［2］劉國棟，關(guān)志梅，魏春濤，等.砂子含泥量對摻用聚羧酸高效減水劑混凝土性能的影響及有效對策［J］.商品混凝土，2008（3）：15－24.

［3］吳昊.粘土對聚羧酸系減水劑性能的影響機制及控制措施［D］.北京：北京工業(yè)大學(xué)，2012.

［4］許國林，黎韜，林鵬.砂中含泥量對聚羧酸鹽減水劑性能影響的研究［J］.廣東建材，2010（4）：13－15.

［5］金鳳龍，劉鑫，姜艷.一種有效解決骨料中含泥量較高的外加劑［A］.中國建筑學(xué)會混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)專業(yè)委員會?；炷镣饧觿┥a(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用新進展學(xué)術(shù)交流會議論文集［C］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2012.

［6］馬保國，嚴(yán)敏，譚洪波，等.含泥量對減水劑性能的影響規(guī)律［C］.中國硅酸鹽學(xué)會水泥分會第三屆學(xué)術(shù)年會暨第十二屆全國水泥和混凝土化學(xué)及應(yīng)用技術(shù)會議，北京，2012.