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近年来，随着我国在生态环保建设方面投入力度的不断加大，我国已经降低了天然砂的产量，机制砂成为了商品混凝土制造的主要原材料来源。在机制砂的生产过程中往往会产生大量的泥粉与石粉，这些都会对混凝土的质量造成一定的负面影响，因此，需要采取适当的措施降低机制砂中的泥粉与石粉含量。目前，主要的处理措施是采用水洗，但这种处理工艺往往会造成一定的污水，为了降低环境污染与用水量，许多机制砂企业会采用添加絮凝剂的方式对污水进行处理，并将上层的清水用于二次洗砂，这就导致絮凝剂会残留在机制砂的表面以及洗砂所残留的污水之中。目前，我国的机制砂洗砂作业中普遍采用聚丙烯酰胺作为絮凝剂，我国的机制砂产业则是在近几年迅速发展起来的，对于聚丙烯酰胺类絮凝剂是否会对混凝土的性能造成影响、会造成何种程度的影响，大多数企业都并不了解，因此，加强对这一课题的研究就显得十分重要了。 目前，国内关于聚丙烯酰胺的相关研究主要集中在聚丙烯酰胺会对水泥基的流动性造成影响，既有研究已经证明当混凝土中的聚丙稀铣胺含量超过0.01%时，随着其用量的不断增大，水泥砂浆的流动性将会逐渐下降，同时在水泥净浆中添加聚丙稀铣胺也会造成其流动性的下降，当机制砂中的聚丙稀铣胺残留量超过0.05%时，则混凝土的损失将大幅度增加，严重时会造成外加剂直接失去作用，致使混凝土几乎没有流动度。 通过查阅相关文献发现，聚丙烯酰胺不仅能够导致水泥基流动性的下降，同时还会对混凝土拌合物的性能与硬化性能造成影响，然而，由于机制砂肿聚丙烯酰胺的残留量较以往高出了较大的范围，从而使得整个行业往往只关注与其对于流动性的影响。为了进一步探索这一问题，在笔者的研究当中，经过实验比对对相关问题展开了研究与分析。 1.1实验材料 (1)水泥：山西龙门水泥厂所生产的禹龙牌42.5普通硅酸盐水泥。 (2)粉煤灰：河津龙江粉煤灰开发利用有限公司F类2级粉煤灰，需水量比95%，45μm筛筛余10.5%，烧失量3.43%。 (3)矿粉：河津市耿联建材有限公司，S95级，活性指数97%，比表面积482m2/kg，流动度比106%，SO3含量1.07%。 (4)聚丙烯酰胺：上海罗维化工有限公司生产阴离子395型聚丙烯酰胺类絮凝剂，离子度25%，相对分子质量2000×104。使用时，需提前24h与蒸馏水配制成0.1%浓度的水溶液。 (5)砂：河津北午芹鑫磊采石厂机制砂，为了精准测量机制砂中所残留的絮凝剂的质量，采用干法制砂工艺，颗粒级配如下图1中所示。在进行混凝土拌合之前24h左右对机制砂进行水洗处理，为了探究聚丙烯酰胺残留量对混凝土性能的影响，在本文的研究当04%(理论计算最大残留)的机制砂(所有样品机制砂的含水率均为10%)，同时还拌制了一份未添加絮凝剂的机制砂。  (6)石子：河津北午芹鑫磊采石厂颗粒集配为5~25的玄武岩碎石，孔隙率为45%，表观密度为2943kg/m3。 (7)减水剂：减水剂采用山西省运城市城北城北外加剂有限公司所生产的YSP型减水剂，其含固量为17.4%。 1.2实验方法 MB值测定：按照我国现行机制砂相关标准规范规定，含水量在10%的机制砂在测定MB值时并不需要对样品进行烘干处理。因此，每份样品直接称取220g，并将烧杯中的水量调整为(480±5)ml。 混凝土拌合物的相关性能测试：混凝土拌合采用当地某商品混凝土搅拌站供应商统一生产的商品混凝土，强度等级为C30，塌落度为160～200mm。按照我国现行的《普通混凝土拌合物性能试验标准方法》(GB/T50080-2016)中的相关规定对混凝土拌合物的性能进行测试，测试的主要项目有坍落度、含气量、泌水率、凝结时间。硬化混凝土性能：硬化混凝土是指混凝土凝固之后并具有一定强度的混凝土构件，其主要测试指标有混凝土的抗压强度、抗拉强度、干燥收缩率、电通量。由于C30混凝土的通电量相对较高，同时数据处理存在较大的分散型，难以有效比较聚丙烯酰胺对其性能的影响，因此，所选择的实验龄期为标准养护后56d的混凝土构件。 2.1 MB值测量结果分析 不同聚丙烯酰胺残留量对机制砂MB值的影响如下表1中所示，从表中的统计数据中可以发现随着聚丙烯酰胺残留量的增加，机制砂的MB值呈现出先减小后增大的态势，但从本次实验的过程来看，MB值随略有波动，但其幅度基本不会对工程构件造成影响，都在规范允许范围内，因此基本可以忽略不计。   2.2混凝土拌合物相关测试 对混凝土拌合物的性能性能测试结果如上表2中所示，从表中的实验数据中可以得到如下结论： (1)随着机制砂中聚丙稀酰胺絮凝剂含量的增加，混凝土拌合物的初始流动性呈现出下降态势，但是通过增加高性能减水剂则能有效恢复混凝土拌合物的出机时的流动性，这也与当前机制砂制造的砼工程表现出了明显的统一性。目前，我国大多数机制砂企业都采用添加高性能减水剂掺量的方式来提升机制砂混凝土拌合物的初始流动性。 此外，对表2中的数据进行进一步的深入研究可以发现，聚丙烯酰胺残留对混凝土拌合物流动性的影响与减水剂的恢复效果之间呈现出明显的线型正相关关系，随着聚丙烯酰胺残留增加至0.02%以上时，当添加的减水剂的质量为聚丙稀酰胺絮凝剂质量的约10～13倍时，则混凝土的出机流动性基本不受影响。随着试验时间延长，流动性指标拓展度减小，坍落度出现先下降后增长的后滞现象出现。如不增加外加剂掺量则会发生搅拌机内混凝土搅拌困难或闷机。 (2)当减水剂的使用量增加时，聚丙稀酰胺残留量的增加会提升混凝土拌合物的和易性，泌水率小幅减少。具体如图2所示，混凝土的泌水降低，含气量大幅度增加。残留在混凝土机制砂中的聚丙烯酰胺具有增稠、引气作用，从而在改善混凝土拌合物和易性的同时，提升拌合物的黏度，从而使得在相同重力作用下混凝土的流速会降低。  (3)在提高减水剂使用量的前提下，机制砂中聚丙稀铣胺残留量对混凝土在2h左右的流动性为产生明显影响，但在0.5h时间内的混凝土流动性则存在着明显的抑制作用。这主要是由于聚丙稀酰胺对粒径较大的水泥颗粒具有一定的吸附能力，从而使得混凝土的屈服应力提升，但却会降低其流动性，但这种作用在剪切搅拌中被逐步破坏，也即随着搅拌次数的增加，聚丙稀酰胺对水泥颗粒的吸附能力逐渐下降，因此，在中后期，当混凝土拌合物经过多次搅拌之后其流动性与之前并无明显差异性。 (4)在提高减水剂使用量的前提下，机制砂混凝土拌合物的凝结时间会明显增强，应主要归因于使用的缓凝型聚羧酸高性能减水剂提高，不宜直接建立聚丙烯酰胺残留量与混凝土拌合物缓凝之间的关系。 2.3硬化混凝土相关性能测试 对硬化混凝土的性能测试结果如上表3中所示，从表中的实验数据中可以得到如下结论：  (1)聚丙烯酰胺残留对混凝土的强度基本没有影响，部分强度异常可能是由于混凝土构件含气量提升所致。 (2)机制砂中聚丙烯酰胺残留量未发现对混凝土的56d电通量有显著影响。随机制砂中聚丙烯酰胺残留量和减水剂的使用量的增加，混凝土的56d电通量略有下降，但下降幅度小于3%。随着机制砂中残留的聚丙烯酰胺含量的增加，混凝土的和易性明显改善，混凝土拌合物含气量提高1.1～2.7个百分点，有利于硬化混凝土内部骨料均匀分布，提高水泥浆体的抗渗透性，使相应组别混凝土的56d电通量略有降低。 在本文的研究当中，通过对比实验的方法分析了聚丙稀酰胺类絮凝剂对混凝土性能的影响，得到如下结论： (1)聚丙稀酰胺类絮凝剂残留的增加会降低混凝土拌合物流动性，使用减水剂可以恢复其流动性，同时还应采取措施降低混凝土含气量，从而确保混凝土成型后的质量。 |
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