机制砂石中速凝剂对混凝土质量的影响

王 佳

阳泉市跃创科达建筑材料检测服务有限公司 045000

摘要：近年来，环保管控越来越严，天然砂石开采得到控制，机制砂石的使用得到大规模的推广。砂石在破碎的过程中产生的泥与石粉无法分离，影响新拌混凝土质量，所以常常采用水洗的方式处理。环保要求洗砂石的水需净化处理，不能乱排放。因絮凝剂能使水溶液中的溶质、胶体或者悬浮物颗粒产生絮状沉淀，从而起到净化水质的作用，因此目前砂石生产企业广泛使用絮凝剂来对洗砂水进行净化、过滤水质，再次回收利用。但砂石生产企业只考虑了洗砂石水的排放符合环保要求，却未考虑回收利用的洗砂石水中含有大量的絮凝剂会带到机制砂石中，影响混凝土的质量。

关键词：机制砂石；速凝剂；混凝土质量

快速施工技术由于经济价值一直是建筑行业的重点关注。因此，早期强度快速发展在许多应用中非常重要，例如模板的快速移除、3D打印、预应力混凝土、滑模和寒冷天气混凝土浇筑。这类混凝土通常是通过使用凝固促进剂或硬化促进剂来制备的，同时速凝剂也被用于地下结构。它能加速喷射混凝土，减少回弹损失，增加早期喷射混凝土强度，防止喷射混凝土因重力，缩短炮点层之间的间隔时间，从而提高施工安全性。大规模的隧道、矿山、铁路、堵漏等工程的建设，对速凝剂的需求也在不断增加。液体速凝剂的发展解决了粉尘大的问题传统粉末速凝剂的大反弹，以及提高了喷射混凝土的施工质量。

1．混凝土原材料

1.1水泥

试验采用南方水泥厂产的P·O42.5水泥，同时，水泥性能试验结果如表1所示。

1.2矿粉

试验采用张家港某厂生产的矿粉，等级为S95，其矿粉性能技术指标如表2所示。

1.3粉煤灰

试验采用嘉兴电厂的Ⅱ级灰F类，其性能技术指标如表3所示。

2．速凝剂对混凝土性能影响

2.1喷射混凝土中使用的主要液体促进剂是富碱的无碱。富碱液体促进剂由碱金属氢氧化物、碱金属铝酸盐或硅酸盐。它们主要将大量的Na+和OH引入水泥。OH离子与Ca2+，SO4反应液体中的Al3+水泥浆体，大大促进了早期钙矾石或硫铝酸盐，从而达到快速硬化和早期强度的目的。富碱液速凝剂具有低成本、高早期的优点但它们含有大量碱性物质，容易造成后期力量严重丧失，诱发碱骨料反应，降低混凝土耐久性，对人体有很强的腐蚀性。为了缓解这些问题，开发了无碱液体促进剂并应用于喷射混凝土施工。根据使用速凝剂可以定义为“无碱”当其当量碱含量小于1%。岩土工程中喷射混凝土部分速凝剂使含铝相的水化速度非常快，硬化后的混凝土结构疏松导致不利于水泥基材料的后期力学性能和耐久性，根据其反应机理，可分为3种类型：1)快速生成大量量水化铝酸钙，2）快速生成大量钙矾石，3）形成铝酸钙和钙矾石。

2.2速凝剂的原理与作用

由于矿产资源开采，浮选在选矿中所占的地位越来越重要，它能通过聚丙烯酰胺等絮凝剂灵活有效的将矿物按照相关的标准加以分开，使资源得到综合利用。它的原理是使细粒的有用矿物絮凝成较大颗粒，脱脉出脉石细泥后再浮去粗粒脉石。载体浮选是用粒度适于浮选的矿粒作载体，使微细矿粒粘附于载体表面并随之上浮分选；浮选用絮凝剂对调节矿物的可浮性，提高气泡矿化过程的选择性和浮选速度等方面都起着决定性的作用。聚丙烯酰胺是一种高聚物，可分为阴离子、阳离子、非离子和两性离子四大类。

2.3MengdieNiu等制备了基于硫酸铝的无碱液体促进剂(F-AS-AF促进剂),研究了其对水泥、C3A和C3S的凝结时间和抗压强度的影响。通过XRD和TG对促进剂的机理进行了研究。结果表明，F-AS-AF促进剂缩短了水泥的凝结时间，提高了水泥的早期和后期抗压强度。加入F-AS-AF促进剂后，Al3+与C3A中的Ca2+和SO42-反应，迅速形成蚀刻石，Ca2+的消耗进一步促进了C3S的溶解和水化。为研究物理硫酸盐侵蚀（PSA）对含促进剂混凝土力学性能的影响，进行了三轴试验[2]。在严格遵守中国标准的前提下，采用现场材料制备混凝土样品。共测试了94个速凝剂混凝土圆柱体样品（ф50mm×100mm）。根据硫酸盐溶液的浓度和浸泡时间将试样分成四组。三轴试验结果表明，低浓度硫酸盐下的试样在失效模型、应力应变曲线和强度性能上表现出化学硫酸盐侵蚀的特征，而高浓度硫酸盐下的试样则产生独特的物理硫酸盐侵蚀特征。与化学硫酸盐侵蚀相比，PSA下的样品显示出不同的机械性能，特别是在静态弹性模量和抗压强度方面。PSA导致加速混凝土样品的静态弹性模量呈比例下降趋势。这种趋势可以用体积应变模型的裂缝破坏应力阈值来解释。用Mohr-Coulomb失效准则来标定加速混凝土试样在不同浓度的硫酸盐溶液下的力学性能试验结果。Mohr-Coulomb准则中的内聚力与暴露的D数和Na2SO4溶液的浓度表现出一定的关系。硬化水泥基材料的快速结构堆积和强度发展在很多场景下总是被寄予厚望，在这些场景下经常使用促进剂。QiangYuan等通过研究使用不同促进剂的水泥浇注料的水化、结构堆积和强度发展。用静态屈服应力的增长来表征1%纳米二氧化硅的新鲜水泥浆的结构堆积。同时测定了浆料的热工曲线、Zeta电位和电导率以及砂浆的强度发展。结果表明，促进剂在不同阶段和不同机制下促进C3S或C3A的反应。以弹性模量的增长或屈服应力超过累积水化热来确定C-S-H的力学效率，可能会对C-S-H的效率给出错误的排序。除了C-S-H凝胶的形成外，结构上的堆积可能来自于其他来源。为了确定外加剂和速凝剂的最佳组合,以提高10°C养护时混凝土的水平形去除强度(5MPa)考虑到单位水泥用量,使用单一和混合的化学外加剂和速凝剂;测定了坍落度、空气含量和抗压强度。掺合料和促进剂对混凝土强度的影响如下:Ad

3.结语

现代混凝土中经常使用许多辅助胶凝材料，导致早期强度较低。但是这样带来的结果是拆模明显滞后，增加了成本，降低了施工效率。通过添加各种类型的速凝剂，早期强度可以得到提高，而不会损害其后期强度和耐久性。因此，这种类型的速凝剂在现代混凝土施工中得到了广泛的应用。在为了获得理想的早期强度发展，开发了多种促进剂和复合促进剂。这使得我们的快速施工技术得以进一步发展。

参考文献

[1]王子明,贾琳,王庄,李慧群,刘晓.喷射混凝土及速凝剂研究发展现状与趋势[C]..中国混凝土外加剂研究与应用进展-2018年科隆杯论文汇编（下）:中国硅酸盐学会,2018:78-84.

[2]田俊壮.增强型液体无碱速凝剂的制备及性能研究[D].长安大学,2017.

[3]杨富民,孙成晓,何军利,刘泽敏.液体速凝剂在铁路隧道施工中检测方法探讨[J].建筑技术开发,2016,43(12):82-84.