0 前言

絮凝剂的机理主要是带有正(负)电性的基团和水中带有负(正)电性的难于分离的一些粒子或者颗粒相互靠近，降低其电势，使其处于不稳定状态，并利用其聚合性质使得这些颗粒集中，并通过物理或者化学方法分离出来。

从 2018 年 1 月起，多部环境法与环境保护方案开始实行，明确要求砂石厂废水严禁外排，须循环利用，故大量砂石厂在污水处理工艺中采用絮凝剂(大多以阴离子分子量为 1200 万的聚丙烯酰胺絮凝剂为主)去加速污水中悬浊物的沉降，使其能够快速、有效地将洗砂后的污水沉淀处理进行循环利用。

在前期，为达到效果，砂石厂使用的絮凝剂用量较高，出厂砂中残留的絮凝剂量很高，对混凝土拌合物性能影响明显，因各预拌混凝土企业提议，最近砂石厂使用絮凝剂做循环水处理更注重科学使用，精细控制，出厂砂中残留絮凝剂较少，对混凝土拌合物性能影响有所降低。

张鸣等[1] 使用分子量为 600 万～1000 万絮凝剂，研究絮凝剂对水泥净浆的剪切应力与粘度的影响，结果表明，水泥浆体的剪切应力和粘度随掺量的增加而线性增加;同时张鸣等[2] 使用分子量为 600 万～1000 万絮凝剂，研究絮凝剂对水泥净浆流动度的影响，试验发现水泥净浆流动度随着絮凝剂掺量的增加而降低。

混凝土用砂中残留的絮凝剂对混凝土拌合物性能影响，目前尚没有文献研究。故本次试验将以强度等级为 C30 的混凝土进行试验，研究絮凝剂对混凝土和易性和强度的影响。

1 原材料

1.1 水泥

使用都江堰拉法基水泥有限公司生产的 P·O42.5R 普通硅酸盐水泥，其性能如表 1 所示。

表 1 水泥的物理力学性能

1.2 粉煤灰

粉煤灰选用成都博磊粉煤灰综合开发有限公司的 Ⅰ 级粉煤灰，其性能如表 2 所示。

表 2 粉煤灰的主要指标 %

1.3 磨细矿渣粉

矿粉选用峨眉山宏源资源循环开发有限公司 S75 级矿粉，其性能如表 3 所示。

表 3 矿粉的主要指标比表面积(m2/kg)

1.4 泵送剂

选用某公司生产的聚羧酸高性能泵送剂，其性能指标见表 4。

表 4 泵送剂主要性能指标

1.5 絮凝剂

选用某公司生产的聚丙烯酰胺(PAM)阴离子 1200 万分子量和 800 万分子量，以及聚氯化铝(PAC)。

2 试验方案

选用阴离子 1200 万分子量的聚丙烯酰胺(PAM1)、阴离子分子量为 800 万的聚丙烯酰胺(PAM2)、聚氯化铝(PAC)按不同掺量加入 C30 混凝土中进行试验，配合比如表 5 所示。

表 5 絮凝剂不同掺量试验配合比 kg/m3

3 试验结果与讨论

3.1 不同絮凝剂品种的试验结果

按方案进行试验，混凝土合易性及强度检测结果如表 6，对比曲线如图 1、2。

表 6 不同品种絮凝剂试验结果

图 1 掺不同种类絮凝剂混凝土工作性能

数据分析可知，加入 PAM1 后混凝土泵送剂用量保持不变，初始和易性变差，3h 和易性与基准相差不大;PAC 的掺入会影响泵送剂的掺量，使混凝土和易性下降，且经时损失大;PAM2 掺量为 0.01‰ 时，泵送剂掺量不变，混凝土和易性稍有下降，当 PAM2 掺量为 0.02‰ 时，会提高泵送剂掺量，混凝土和易性下降，经时损失较大。

加入 PAM1 后混凝土强度有所提高，当其掺量为 0.02‰ 时，28d 强度较基准提高 3.2MPa;当 PAC 掺量低于 0.01‰ 时，其 28d 强度与不掺絮凝剂混凝土强度相当，当高于 0.01‰ 时，会使混凝土强度降低;PAM2 掺入会影响混凝土强度，使混凝土强度降低，PAM2 掺量为 0.01‰ 时，其 28d 强度比不掺絮凝剂混凝土强度低 4.3MPa，PAM2 掺量为 0.02‰ 时，其 28d 强度比不掺絮凝剂混凝土强度低 8.6MPa。

图 2 掺不同种类絮凝剂混凝土强度

3.2 絮凝剂不同掺量的试验结果

按方案进行试验，混凝土和易性及强度检测结果如表 7，对比曲线如图 3、4。

表 7 不同掺量 PAM1 试验结果

数据分析可知，絮凝剂作用在混凝土中，当絮凝剂掺量低于 0.02‰(与砂的比例)时，泵送剂掺量不会发生变化，同时能够提高混凝土的粘聚性;当絮凝剂掺量高于 0.02%(与砂的比例)时，泵送剂掺量会随絮凝剂掺量的增加而增大，初始坍落度与扩展度会随着絮凝剂掺量的增加而降低，且混凝土粘聚性不佳。絮凝剂掺量越大，混凝土 3h 坍落度与扩展度经时损失越大。

絮凝剂掺量在 0.02‰、0.03‰、0.05‰ 时，混凝土 28d 强度比不掺絮凝剂的混凝土强度高，掺量在 0.03‰ 时，混凝土 28d 强度最高，为 40.8MPa，比不掺絮凝剂的混凝土 28d 强度高 3.7MPa;当絮凝剂掺量高于 0.1‰ 时，混凝土 28d 强度呈下降的趋势。

图 3 PAM1 不同掺量混凝土工作性能

图 4 PAM1 不同掺量混凝土强度

4 分析与讨论

低掺量的絮凝剂能够提升混凝土的强度，造成这一现象的原因主要是在混凝土中掺入低浓度的聚丙烯酰胺后，聚丙烯酰胺中的酰胺基团会在碱性条件下发生水解反应，导致酰胺基团分解为羧基和氨基两种官能团，其中氨基的引入在一定程度上会促进水泥的水化反应，提高混凝土早期和后期强度。而且适当的引入聚丙烯酰胺，其本身还能够起到一定的保水作用，能够较好地解决混凝土泌浆和泌水现象，提高混凝土和易性，但引入的聚丙烯酰胺浓度不易过大，因为如果聚丙烯酰胺掺入量过大，此时其本身具有极强的保水作用，会将大量自由水锁住，导致混凝土中的用水量不够，混凝土一方面损失会加快，另一方面没有足够的水供水泥水化反应，会直接导致混凝土强度受到较大的影响。

5 结论

(1)絮凝剂会影响外泵送剂量以及混凝土的和易性，絮凝剂掺量越大对泵送剂掺量及混凝土和易性的影响越严重。

(2)低掺量的絮凝剂能够提高混凝土的粘聚性及强度。

(3)当阴离子分子量为 1200 万的聚丙烯酰胺掺量小于砂掺量的 0.02‰ 时，不会影响泵送剂掺量及混凝土和易性，3h 经时损失正常，还会改善混凝土和易性;低掺量的絮凝剂还能够提高混凝土强度。

(4)当阴离子分子量为 1200 万的聚丙烯酰胺掺量高于 0.02‰ 时，泵送剂掺量会随着其掺量的升高而增大，混凝土的和易性会随着其掺量的升高而下降。

(5)阴离子分子量为 800 万的聚丙烯酰胺掺入会影响泵送剂掺量及混凝土和易性。

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