聚羧酸减水剂在劣质砂石混凝土中的失效分析

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发布时间：2021-09-28

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聚羧酸减水剂在劣质砂石混凝土中的失效分析
吴昊，王子明
(北京工业大学材料科学与工程学院，北京 100124)
摘要：劣质砂石料中的泥土成分对聚羧酸减水剂具有强烈的抑制效应。试验中发现几个不同地区的砂石料都在不同程度上对聚羧酸
减水剂产生影响，表现为坍落度损失快，工作性能变差。经过 XRD测试发现，砂石中泥成分主要为 SiO2、长石类，云母类以及黏土类矿物
等。通过对 PCE一1的 TOC测试得知，长石，高岭石和绢云母等对聚羧酸减水剂均具有很强的吸附作用。在胶砂流动度试验中，外掺泥土的
拌合物的5、30、60min的扩展度值均小于blank样，长石和绢云母具有较强的吸附作用，蒙脱石的吸附能力最强。
关键词：泥土；聚羧酸系减水剂；吸附量
中图分类号： TU528．042 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2012)06—0086—03
Analysis of polycarboxylate superplasticizer failure in concrete with poor-quality sand
W U Hao，WANG Zi-ming
(College ofMatefials Science and Engineering，Beijing University ofTechnology，Beijing 100124，China)
Abstract： M ud in the poovquality sand has intense restrained effect to polycarboxylate superplasticizer． It’S has been found that several san d
from different regions has effect to polycarboxylate superplasticizer in var~ng degree through experiment，which performance is quick loss of
slump，workability worsen．Through XRD it Can be seen that the m ain compositions of the mud in san d are SiO2，feldspar，mica an d clay．etc．
Feldspar，kaolinite and sericite have intense adsorption effect to polycarboxylate superp lasticizer through the TOC test with PCE一1 we known．In
test offluidityofcementmortar，the all results ofmortarwith m ud at 5m in，3Ominan d 60min arcmorethan blank sample，feldspar an d sericite
have intense adsorp tion to polycarboxylate superplasticizer，turface has the greatest adsorption capacity．
Key w ords： mud；polycarboxylate superplasticizer；adsorban ce
0 引言
聚羧酸系高效减水剂性能优良，减水率高(25％--45％)tu，是
公认的未来减水剂行业的发展方向。但是它对于骨料中泥含量
极为敏感，加之优质砂石料资源的日益枯竭，都导致聚羧酸减
水剂目前还无法在民用领域得到广泛应用。从岩石学的角度
讲，黏土是指黏粒(粒径≤2 m的颗粒)含量大于 50％，具有黏
结性和可塑性的层状或层链状硅酸盐的多矿物集合体。根据种
类，当其在骨料中的含量超过一定值时就会使聚羧酸减水剂产
生重大失效。同时它们在混凝土中还往往以各种不同的形式起
作用，对混凝土的强度、收缩、徐变、抗渗、抗冻、耐磨等性能也
都会产生不利的影响翻。基于以上原因，本研究针对我国不同地
区的砂石料情况进行了调研，通过 xRF以及 Ⅺ 分析确定砂
石原料中的元素及物相，结合胶砂流动度试验结果，在 TOC吸
附量试验中对XRD测的主要矿物成分进行逐一测试，基本确定
了各矿物成分对聚羧酸减水剂的影响程度关系。
1 试验准备
1．1 矿物结构概论
云母、高岭石、蒙脱石等都属于层状硅酸盐矿物，相对于长
石等架状硅酸盐矿物来讲，其层间域可伸缩变化尺寸更大。云母
和蒙脱石都是一种单位晶胞为 2：1型结构的含水铝硅酸盐矿
收稿日期：2011-12--01
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物，每个单位晶胞的厚度约为 1 nm左右，长和宽都为 100-200I11"1"1
左右，是具备高刚度结构的片状体【3】。高岭石是一种 1：1型结构，
少一层硅氧四面体，其尺寸也相对小一些。由于单位晶胞内硅
氧四面体中部分 Si舯及铝氧八面体中部分 Al 容易被低价金属
阳离子替换，所以晶胞整体易显负电性，在其表面容易吸附正
电荷。
一些黏土类矿物的的层间域在尺寸上是可以发生改变的。
以蒙脱石为例，其吸水状态下的层间距离甚至可以达到 12 nm
左右，而这个数值在干燥状态下仅为 0．96 nnl左右，尺寸上的变
化直接影响体积的稳定性．吸水后的蒙脱石体积可达吸水前的
20-30倍。云母由于结构单元层内部的电荷未达到平衡，通常在
层问域中还要由一定量的、Na+等阳离子填充，同时也会吸附
一定量的水分子或有机分子，导致层间距离的变化，但是这种
变化不如蒙脱石明显。高岭石由于片层间以氢键的连接，稳定
性较高，故其容胀I陛要小得多】。
1．2 试验材料及设备
试验用水泥为混凝土外加剂检测专用基准水泥，强度等级
P·I42．5级，标准稠度 27．6％，比表面积 343 m2／kg。砂为厦门 ISO标
准砂。PCE．1为普通聚醚型聚羧酸减水剂，含固量 43％，pH=7．1。
拌和用水使用地下饮用水，其指标符合 JGJ 63--2006(混凝土
拌和用水标准》的要求。长石、绢云母、白云母为河北灵寿县产
200目粉样。高岭石、蒙脱石为河北唐山产 200目粉样