機(jī)制砂亞甲藍(lán)對外加劑摻量的影響及復(fù)配措施

引言隨著環(huán)保力度的加大，河砂資源趨于匱乏，機(jī)制砂開始大規(guī)模應(yīng)用。機(jī)制砂中小于0.075mm顆粒的主要成分與母巖化學(xué)性質(zhì)基本相同，但在機(jī)制砂生產(chǎn)過程中不可避免地會挾帶部分黏土等雜質(zhì)，通常采用MB值評定機(jī)制砂中泥粉含量[1]。不同學(xué)者對于機(jī)制砂MB值的影響因素進(jìn)行了大量研究。劉戰(zhàn)鰲等[2]研究表明，泥粉含量、比表面積和礦物特性對MB值的影響非常顯著，而石粉含量的影響相對較小，石粉比表面積和礦物特性的影響更是微乎其微。李北星等[3]研究表明，機(jī)制砂MB值與石粉含量關(guān)系不大，而與粘土含量成線性正比關(guān)系，同時發(fā)現(xiàn)MB值還與砂中所含粘土的特性有很大相關(guān)性。沈衛(wèi)國等[4]研究認(rèn)為，粉料中泥粉是機(jī)制砂MB值的主要貢獻(xiàn)者，粉料含量和泥粉比例都會明顯影響機(jī)制砂MB值。機(jī)制砂中的泥粉由粘土礦物組成，由于粘土獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，對外加劑及水分子有很強(qiáng)的吸附作用，導(dǎo)致混凝土體系中減水劑和自由水減少，影響外加劑的摻量和混凝土坍落度損失。文章通過總結(jié)2018～2020年混凝土試驗(yàn)數(shù)據(jù)，探討機(jī)制砂MB值對外加劑摻量的影響規(guī)律，并提出相應(yīng)的外加劑復(fù)配措施。1、試驗(yàn)部分

1.1原材料水泥：P·O42.5R水泥，冀東水泥璧山有限責(zé)任公司生產(chǎn)，其化學(xué)分析及物理指標(biāo)見表1。粉煤灰：Ⅱ級，細(xì)度23%，燒失量6.2%，需水量比102%，冀東水泥重慶混凝土有限公司提供。減水母液：型號Point-ss，固含量50%，密度1.118g/cm3，pH值5.3，0.4%摻量時，混凝土減水率29%，科之杰生產(chǎn)。保坍母液：型號Point-T，固含量40%，密度1.095g/cm3，pH值5.2，0.5%摻量時，混凝土減水率15%，科之杰生產(chǎn)。表1水泥化學(xué)分析及物理指標(biāo)1.2試驗(yàn)配比2018～2020年試驗(yàn)數(shù)據(jù)所用混凝土配比和外加劑配比分別見表2、表3。表22018～2020年試驗(yàn)用C30混凝土配比表3

2018～2020年試驗(yàn)用外加劑配比%1.3試驗(yàn)設(shè)計考慮到混凝土砂率、外加劑配比中減水、保坍母液用量不同會影響外加劑的摻量，方便對2018～2020年混凝土試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修訂，分別設(shè)計了混凝土砂率以及外加劑配比中減水、保坍母液用量對外加劑摻量的影響試驗(yàn)。1.3.1混凝土砂率對外加劑摻量的影響選取砂率分別為42%、44%、46%、48%、50%的混凝土配比進(jìn)行試驗(yàn)，通過調(diào)整外加劑摻量，讓混凝土初始擴(kuò)展度保持在（580±10）mm，觀察砂率對外加劑摻量的影響，試驗(yàn)方案見表4。表4砂率對外加劑摻量的影響試驗(yàn)方案1.3.2外加劑配比對外加劑摻量的影響使用相同的混凝土配比，以6.5%減水母液+3.3%保坍母液為基準(zhǔn)外加劑配比，相應(yīng)降低減水母液、保坍母液用量，觀察外加劑配比中減水、保坍母液用量對外加劑摻量的影響，試驗(yàn)方案見表5。表5外加劑配比對外加劑摻量的影響試驗(yàn)方案1.4測試方法機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)、MB值試驗(yàn)依據(jù)GB/T14684—2011《建設(shè)用砂》的規(guī)定進(jìn)行，測定細(xì)度模數(shù)時，稱取500g經(jīng)過烘干的機(jī)制砂，使其分別通過規(guī)格為9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、600μm、300μm、150μm的方孔篩，細(xì)度模數(shù)Mx的計算見式（1）；測定機(jī)制砂MB值時，將烘干的機(jī)制砂過2.36mm方孔篩，稱取200g機(jī)制砂，加入500ml蒸餾水，以（600±60）r/min的轉(zhuǎn)速攪拌5min，然后以（400±40）r/min的轉(zhuǎn)速攪拌，直至試驗(yàn)結(jié)束。向懸浮液中加入亞甲藍(lán)溶液，攪拌至少1min后，用玻璃棒沾取1滴懸浮液并滴于濾紙上，當(dāng)濾紙上沉淀物周圍出現(xiàn)1mm的穩(wěn)定色暈試驗(yàn)結(jié)束，MB值的計算見式（2）?；炷撂涠取U(kuò)展度、容重試驗(yàn)參照GB/T50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行。1.5外加劑復(fù)配試驗(yàn)方法及要求針對機(jī)制砂MB值高容易導(dǎo)致外加劑摻量高、混凝土坍落度損失大的特點(diǎn)，采取兩種方案。第一種是保持外加劑配比不變，通過調(diào)整外加劑摻量觀察混凝土的坍落度損失情況。第二種是通過保持外加劑配比中減水、保坍母液總固含量不變，通過提高或降低減水、保坍母液的用量觀察混凝土的坍落度損失情況以及外加劑摻量的變化情況。試驗(yàn)過程中保持混凝土初始擴(kuò)展度≥550mm，保證混凝土初始狀態(tài)有一定的流動性。2、結(jié)果與討論

2.1混凝土砂率及外加劑配比對外加劑摻量的影響2.1.1混凝土砂率對外加劑摻量的影響按照表4的試驗(yàn)方案，混凝土砂率對外加劑摻量的影響試驗(yàn)結(jié)果見表6和圖1。表6砂率對外加劑摻量的影響圖1砂率對外加劑摻量的影響由圖1可知，每增加1%的砂率，外加劑摻量增加0.05%。隨著砂率的增加，外加劑摻量逐漸提高，主要是由于砂率提高后，粗、細(xì)集料的總比表面積增加，混凝土達(dá)到相同的擴(kuò)展度需要更多的用水量，因此需要提高外加劑摻量進(jìn)一步釋放被漿體包裹的水。由表6可知，隨著砂率的提高，混凝土和易性逐漸變好，當(dāng)砂率小于44%時，由于砂子不能填滿石子的空隙，導(dǎo)致混凝土和易性差、跑漿；當(dāng)砂率提高至50%時，由于漿體不能充分包裹細(xì)集料表面，導(dǎo)致細(xì)集料之間摩擦增大，混凝土流動性變差；砂率46%時，混凝土和易性好，且混凝土單方成本最低，所以選擇46%砂率最合理。2.1.2外加劑配比對外加劑摻量的影響按照表5的試驗(yàn)方案，外加劑配比中減水、保坍母液用量對外加劑摻量的影響試驗(yàn)結(jié)果見表7。表7外加劑配比對外加劑摻量的影響由表7可知，外加劑配比中增加1%的減水母液用量，外加劑摻量降低0.2%；增加1%的保坍母液用量，外加劑摻量降低0.1%。2.2外加劑摻量的修訂根據(jù)以上試驗(yàn)規(guī)律，對砂率不同、外加劑配比不同的混凝土中的外加劑摻量按照以下原則進(jìn)行修訂，修訂結(jié)果見表8。表82018～2020年混凝土試驗(yàn)數(shù)據(jù)（1）以46%砂率為基準(zhǔn)，每增加或降低1%砂率，外加劑摻量相應(yīng)降低或增加0.05%。（2）以7%減水母液+2%保坍母液為基準(zhǔn)外加劑配比，每增加或減少1%固含量的減水母液，外加劑摻量增加或降低0.2%；每增加或減少1%保坍母液，外加劑摻量增加或降低0.1%。（3）緩凝劑用量根據(jù)天氣溫度進(jìn)行調(diào)整，在緩凝劑用量合理的情況下，不會影響外加劑摻量，此次外加劑摻量修訂不考慮緩凝劑用量對外加劑摻量的影響。2.2.1機(jī)制砂MB值對外加劑摻量的影響按照外加劑摻量修訂原則，對表8中外加劑摻量進(jìn)行修正，得到MB值與綜合修訂摻量的關(guān)系如圖2所示。由圖2可知，機(jī)制砂MB值對外加劑摻量影響非常明顯，當(dāng)MB值＜1.4時，外加劑摻量隨MB值增加變化幅度不大；當(dāng)MB值＞1.4時，外加劑摻量隨著MB的增加而大幅增加。

圖2MB值與綜合修正摻量關(guān)系曲線2.2.2細(xì)度模數(shù)對混凝土砂率的影響規(guī)律在混凝土體系中，石子的空隙由砂子填充，砂子的空隙由漿體填充，當(dāng)砂子細(xì)度模數(shù)增大時，砂子中的細(xì)顆粒相對減少，導(dǎo)致漿體總量相對減少，不能充分填充砂子的空隙，影響混凝土的和易性，因此需要提高砂率。當(dāng)砂率過大時，水泥漿數(shù)量固定，細(xì)集料的總表面積增大，水泥漿的數(shù)量相對減少，就會削弱水泥漿所產(chǎn)生的潤滑作用，從而導(dǎo)致混凝土拌合物流動性降低[5]。圖3細(xì)度模數(shù)與砂率關(guān)系曲線2.3外加劑復(fù)配的應(yīng)對措施及效果混凝土的坍落度損失主要是由于水泥、水化產(chǎn)物和泥對減水劑分子的吸附，導(dǎo)致混凝土漿體中游離減水劑分子數(shù)量減少，造成漿體流動性降低。保坍母液減水率低，在水泥漿體堿性環(huán)境中能夠逐漸水解釋放出對減水效果具有貢獻(xiàn)的基團(tuán)羧基-COO-，不斷補(bǔ)充由于水泥顆粒水化、吸附造成水泥顆粒及水化產(chǎn)物表面減水劑濃度的下降，從而有利于提高減水劑的分散保持性[6]。因此在混凝土和易性良好的前提下，保證混凝土漿體中有足夠的游離減水劑分子，就能夠延緩混凝土的經(jīng)時損失。目前市場上的保坍母液主要有前期釋放、中期釋放、持續(xù)釋放這3種類型，當(dāng)混凝土坍落度損失大時，一般選擇提高保坍母液用量的方法，并根據(jù)混凝土的損失時間，合理選擇保坍母液類型，讓減水劑的消耗速率與保坍母液的釋放速率同步，進(jìn)而到達(dá)減小混凝土坍落度損失的目的。表9為SHJS、SHJD兩個混凝土企業(yè)的生產(chǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。由表9可知，對于MB值高的機(jī)制砂，在混凝土和易性良好的前提下，提高外加劑的摻量可以明顯減小混凝土坍落度損失。在外加劑配比中，母液總固含量不變的情況下，提高保坍母液的比例或提高減水母液的比例均能保證混凝土的2h坍落度損失，但提高減水母液的使用比例，外加劑性價比最高。表9SHJS、SHJD企業(yè)的混凝土生產(chǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)論

（1）混凝土配比中每增加1%的砂率，外加劑摻量增加0.05%。（2）外加劑配比中增加1%的減水母液用量，外加劑摻量降低0.2%；增加1%的保坍母液用量，外加劑摻量降低0.1%。（3）機(jī)制砂MB值對外加劑摻量影響非常明顯，當(dāng)MB值＜1.4時，外加劑摻量隨MB值增加變化幅度不大；當(dāng)MB值＞1.4時，外加劑摻量隨著MB值的增加而大幅增加。MB值與外加劑摻量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式為：y=0.3644x2-0.414x+2.0576，擬合系數(shù)R2=0.9747。（4）隨著機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)的增大，砂率