引言
近年来，随着建筑市场需求的不断扩大，砂用量迅速增多，天然砂资源正逐年减少，机制砂的使用得到大规模的推广。水洗机制砂在生产、破碎的过程中会产生大量的泥与石粉，常采用水洗方式处理。水洗机制砂生产企业为降低生产成本，同时满足环保要求，采用絮凝剂对洗砂水进行净化、过滤水质，再次回收利用。
水净化处理中常用的絮凝剂有聚丙烯酸酰胺（PAM，分子量~1万）和聚氯化铝（PAC），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，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。洗砂水循环使用会造成机制砂中絮凝剂的残留累积，严重影响混凝土的性能，近些年因此导致混凝土出现质量事故时有发生。
经调研得知，本地因机制砂中絮凝剂残留导致的混凝土质量问题也较为突出，且机制砂厂大多使用分子量1万阴离子型的PAM。本文以行业使用比较普遍的分子量1万阴离子型PAM做研究对象，研究絮凝剂对混凝土性能的影响。
1原材料与试验方法
1.1原材料
水泥：大冶尖峰P·O42.5水泥，水泥相关质量及技术指标见表1；
粉煤灰：武汉华电粉煤灰开发公司，Ⅱ级粉煤灰，其相关质量及技术指标见表2；
矿渣粉：湖北环沙再生资源有限公司，S95级，其相关质量及技术指标见表3；
絮凝剂：市售阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂（PAM），分子量1万；
粗骨料：铁山石场5~25mm连续级配石灰岩碎石，含泥量1.1%；
细骨料：细度模数2.9的机制砂，含泥量2.1%；
减水剂：湖北扬向商贸聚羧酸减水剂，固含量11.5%，减水率26%；
水：自来水。
1.2试验方法
水泥（胶材）净浆流动度试验：参照GB/T—《混凝土外加剂匀质性试验方法》中水泥净浆流动度试验方法，分别测试不同浓度絮凝剂对水泥、掺合料及减水剂流动度的影响。在研究絮凝剂对水泥及掺合料流动度的影响时，为使现象更直观，净浆的水胶比为0.5；研究絮凝剂对减水剂效果的影响时，胶材用量g，用水量87g，减水剂掺量2.4%。测流动度试模为上口直径36mm、下口直径60mm、高60mm的截锥圆模，净浆试验配合比见表4。
混凝土工作性能及力学性能试验：将PAM溶于水配制成不同浓度的溶液用于配制C30强度等级混凝土，试验用机制砂已经过清水多遍清洗干净。混凝土坍落度、扩展度、和易性依据GB/T《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行，力学性能依据GB/T《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行，配合比调整方法参照JGJ55—《普通混凝土配合比设计规程》进行，混凝土配合比见表5。
2结果与讨论
2.1絮凝剂对胶材净浆流动度的影响
本部分试验研究不同浓度PAM溶液对水泥净浆、掺粉煤灰净浆、掺矿粉净浆、掺减水剂净浆流动度的影响，PAM溶液浓度分别为0、0.03‰、0.05‰、0.1‰、0.2‰、0.4‰、0.6‰、0.8‰、1.0‰，试验结果如图1～图4所示。
由图1～图4可知，随着PAM浓度的增加，四种净浆的初始流动度T0及1h流动度T1h均逐渐降低。与基准组（PAM掺量为0）相比，当PAM溶液浓度＜0.05‰时，对四种净浆的T0及T1h影响较小；当PAM溶液浓度为0.05‰时，水泥净浆、掺矿粉净浆的T0和T1h与基准组相差较小，掺粉煤灰及减水剂净浆的流动度T1h大幅度降低，掺粉煤灰净浆的T1h降低了5.9%，掺减水剂的T1h降低了12.7%，掺减水剂净浆的流动度影响比其他三组影响更大，说明PAM对减水剂的性能影响较大；当PAM溶液浓度大于0.2‰时，四种净浆的初始流动度大幅降低，1h后丧失流动性，主要是因为PAM本身具有极强的保水作用，随PAM浓度增加，会将大量自由水锁住，导致净浆中自由水不够，净浆流动度迅速下降。
2.2不同浓度PAM对混凝土性能的影响
本部分试验研究不同浓度PAM溶液对混凝土坍落度、扩展度及强度的影响，PAM溶液浓度分别为0、0.03‰、0.05‰、0.1‰、0.2‰、0.4‰、0.6‰、0.8‰、1.0‰，试验结果见表6、图5～图7。
由表6及图5～图7可知，PAM的加入对混凝土初始坍落度和扩展度的影响均较小，随着PAM溶液浓度的增加，混凝土1h坍落度T1h和扩展度K1h逐渐降低。与基准组相比，当PAM溶液浓度≤0.05‰时，混凝土的坍落度及扩展度变化较小；当PAM溶液浓度为0.1‰时，T1h为mm，下降幅度为22.7%，K1h为mm，下降幅度为16.0%；当PAM溶液浓度为0.2‰时，T1h为mm，下降幅度为34.1%，K1h为mm，下降幅度为32.8%，流动性能损失较快；当PAM溶液浓度超过0.2‰时，混凝土1h坍落度和扩展度迅速下降，基本失去流动性。同时随着PAM溶液浓度的增加，混凝土7d强度及28d强度都有一定程度的下降，PAM对7d强度的影响小于28d；当PAM溶液浓度为0.05‰时，28d强度比基准下降5.0%；当PAM溶液浓度超过0.2‰时，混凝土28d强度不达标；当PAM溶液浓度为1‰时，混凝土28d强度为27.9MPa，与基准组相比下降了6.5MPa，降低幅度18.9%，分析原因，一是混凝土搅拌时，絮凝组分会产生引气作用，导致新拌混凝土含气量升高，增加的含气量导致混凝土强度有所下降；二是絮凝剂吸附在水泥颗粒表面，延缓了水泥水化过程，使得混凝土强度下降。
综合以上分析可以看出，PAM对水泥净浆、掺粉煤灰净浆及掺矿粉净浆的影响规律一致，即随着PAM浓度的增加，其流动度逐渐减小。当PAM溶液浓度＜0.05‰时，对四种净浆的T0及T1h影响较小。当PAM溶液浓度为0.05‰时，其对掺减水剂净浆的流动度影响最大，其次为掺粉煤灰净浆，对水泥净浆及掺矿粉净浆的影响相对较小。同时PAM对混凝土的流动性及强度影响较大，随着PAM浓度增加，对混凝土初始工作性能和7d强度影响较小，对1h工作性能及28d强度影响较大。PAM溶液浓度≤0.05‰时，混凝土的坍落度及扩展度变化较小，且PAM溶液浓度为0.05‰时，混凝土28d强度比基准下降5.0%；PAM浓度在0.1‰～0.2‰之间时，混凝土流动性1h后损失较大，28d强度损失大；PAM浓度超过0.2‰时，混凝土1h后基本失去流动性，28d强度低于30MPa。当PAM浓度为1‰时，28d强度下降了6.5MPa，降低18.9%。结合胶材净浆及混凝土试验综合判断，PAM浓度在拌合水中超过0.03‰时，对净浆和混凝土的工作性能和力学性能影响都逐步显现并增大，所以建议拌合水中PAM浓度在混凝土和净浆中都不宜超过0.03‰。
结论
（1）PAM对水泥净浆、胶材（掺30%粉煤灰、掺30%矿粉）净浆影响规律一致，即随着PAM浓度的增加，其流动度逐渐减小，对掺外加剂净浆流动度影响更加明显。
（2）PAM对胶材净浆流动度和混凝土性能影响规律一致，即随着PAM浓度的增加，其胶材流动度逐渐减小，混凝土坍落度、扩展度逐渐减小，混凝土强度损失逐渐增大。
（3）当拌合水中PAM浓度超过0.03‰时，胶材净浆和混凝土的性能影响较大，建议将0.03‰PAM浓度作为有害分界点指标。
（4）建议胶材（内掺30%粉煤灰）净浆流动度1h衰减值作为使用絮凝剂（PAM）机制砂厂出场快速检测方法。采取换算后的机制砂洗砂水进行试验，1h胶材（内掺30%粉煤灰）净浆流动度衰减超过6%时，机制砂不应出场。
本文主要针对的是市场主流的1万分子量PAM产品进行了研究，笔者经过大量试验，不同分子量的PAM对净浆和混凝土性能影响还是有差异，分子量降低，对净浆和混凝土性能影响会减弱。针对用絮凝剂水洗机制砂的质量问题，机制砂应用单位技术人员应和机制砂生产企业加强沟通，了解清楚使用絮凝剂的种类和用量，进行针对性试验。加强进场检验，确保混凝土质量。作为水洗机制砂生产企业应合理利用絮凝剂，掌握不同絮凝剂作用机理及对混凝土质量性能的影响。加强产品出厂检验，建立科学快速的检测方法，保证机制砂的出厂质量。（来源：《混凝土世界》.04）