山東江泰建材科技有限公司
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絮凝劑的機(jī)理主要是帶有正(負(fù))電性的基團(tuán)和水中帶有負(fù)(正)電性的難于分離的一些粒子或者顆粒相互靠近,降低其電勢(shì),使其處于不穩(wěn)定狀態(tài),并利用其聚合性質(zhì)使得這些顆粒集中,并通過物理或者化學(xué)方法分離出來。
從2018年1月起,多部環(huán)境法與環(huán)境保護(hù)方案開始實(shí)行,明確要求砂石廠廢水嚴(yán)禁外排,須循環(huán)利用,故大量砂石廠在污水處理工藝中采用絮凝劑(大多以陰離子分子量為1200萬的聚丙烯酰胺絮凝劑為主)去加速污水中懸濁物的沉降,使其能夠快速、有效地將洗砂后的污水沉淀處理進(jìn)行循環(huán)利用。
在前期,為達(dá)到效果,砂石廠使用的絮凝劑用量較高,出廠砂中殘留的絮凝劑量很高,對(duì)混凝土拌合物性能影響明顯,因各預(yù)拌混凝土企業(yè)提議,最近砂石廠使用絮凝劑做循環(huán)水處理更注重科學(xué)使用,精細(xì)控制,出廠砂中殘留絮凝劑較少,對(duì)混凝土拌合物性能影響有所降低。
張鳴等使用分子量為600萬~1000萬絮凝劑,研究絮凝劑對(duì)水泥凈漿的剪切應(yīng)力與粘度的影響,結(jié)果表明,水泥漿體的剪切應(yīng)力和粘度隨摻量的增加而線性增加;同時(shí)張鳴等使用分子量為600萬~1000萬絮凝劑,研究絮凝劑對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響,試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)水泥凈漿流動(dòng)度隨著絮凝劑摻量的增加而降低。
混凝土用砂中殘留的絮凝劑對(duì)混凝土拌合物性能影響,目前尚沒有文獻(xiàn)研究。故本次試驗(yàn)將以強(qiáng)度等級(jí)為C30的混凝土進(jìn)行試驗(yàn),研究絮凝劑對(duì)混凝土和易性和強(qiáng)度的影響。
1、原材料
1.1水泥
使用都江堰拉法基水泥有限公司生產(chǎn)的P·O42.5R普通硅酸鹽水泥,其性能如表1所示。
1.2粉煤灰
粉煤灰選用成都博磊粉煤灰綜合開發(fā)有限公司的Ⅰ級(jí)粉煤灰,其性能如表2所示。
1.3磨細(xì)礦渣粉
礦粉選用峨眉山宏源資源循環(huán)開發(fā)有限公司S75級(jí)礦粉,其性能如表3所示。
1.4泵送劑
選用北京中安遠(yuǎn)大科技發(fā)展有限公司ZA-I型聚羧酸高性能泵送劑,其性能指標(biāo)見表4。
1.5絮凝劑
選用某公司生產(chǎn)的聚丙烯酰胺(PAM)陰離子1200萬分子量和800萬分子量,以及聚氯化鋁(PAC)。
2、試驗(yàn)方案
選用陰離子1200萬分子量的聚丙烯酰胺(PAM1)、陰離子分子量為800萬的聚丙烯酰胺(PAM2)、聚氯化鋁(PAC)按不同摻量加入C30混凝土中進(jìn)行試驗(yàn),配合比如表5所示。
3、試驗(yàn)結(jié)果與討論
3.1不同絮凝劑品種的試驗(yàn)結(jié)果
按方案進(jìn)行試驗(yàn),混凝土合易性及強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果如表6,對(duì)比曲線如圖1、2。
數(shù)據(jù)分析可知,加入PAM1后混凝土泵送劑用量保持不變,初始和易性變差,3h和易性與基準(zhǔn)相差不大;PAC的摻入會(huì)影響泵送劑的摻量,使混凝土和易性下降,且經(jīng)時(shí)損失大;PAM2摻量為0.01‰時(shí),泵送劑摻量不變,混凝土和易性稍有下降,當(dāng)PAM2摻量為0.02‰時(shí),會(huì)提高泵送劑摻量,混凝土和易性下降,經(jīng)時(shí)損失較大。
加入PAM1后混凝土強(qiáng)度有所提高,當(dāng)其摻量為0.02‰時(shí),28d強(qiáng)度較基準(zhǔn)提高3.2MPa;當(dāng)PAC摻量低于0.01‰時(shí),其28d強(qiáng)度與不摻絮凝劑混凝土強(qiáng)度相當(dāng),當(dāng)高于0.01‰時(shí),會(huì)使混凝土強(qiáng)度降低;PAM2摻入會(huì)影響混凝土強(qiáng)度,使混凝土強(qiáng)度降低,PAM2摻量為0.01‰時(shí),其28d強(qiáng)度比不摻絮凝劑混凝土強(qiáng)度低4.3MPa,PAM2摻量為0.02‰時(shí),其28d強(qiáng)度比不摻絮凝劑混凝土強(qiáng)度低8.6MPa。
3.2絮凝劑不同摻量的試驗(yàn)結(jié)果
按方案進(jìn)行試驗(yàn),混凝土和易性及強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果如表7,對(duì)比曲線如圖3、4。
數(shù)據(jù)分析可知,絮凝劑作用在混凝土中,當(dāng)絮凝劑摻量低于0.02‰(與砂的比例)時(shí),泵送劑摻量不會(huì)發(fā)生變化,同時(shí)能夠提高混凝土的粘聚性;當(dāng)絮凝劑摻量高于0.02%(與砂的比例)時(shí),泵送劑摻量會(huì)隨絮凝劑摻量的增加而增大,初始坍落度與擴(kuò)展度會(huì)隨著絮凝劑摻量的增加而降低,且混凝土粘聚性不佳。絮凝劑摻量越大,混凝土3h坍落度與擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失越大。
絮凝劑摻量在0.02‰、0.03‰、0.05‰時(shí),混凝土28d強(qiáng)度比不摻絮凝劑的混凝土強(qiáng)度高,摻量在0.03‰時(shí),混凝土28d強(qiáng)度最高,為40.8MPa,比不摻絮凝劑的混凝土28d強(qiáng)度高3.7MPa;當(dāng)絮凝劑摻量高于0.1‰時(shí),混凝土28d強(qiáng)度呈下降的趨勢(shì)。
4、分析與討論
低摻量的絮凝劑能夠提升混凝土的強(qiáng)度,造成這一現(xiàn)象的原因主要是在混凝土中摻入低濃度的聚丙烯酰胺后,聚丙烯酰胺中的酰胺基團(tuán)會(huì)在堿性條件下發(fā)生水解反應(yīng),導(dǎo)致酰胺基團(tuán)分解為羧基和氨基兩種官能團(tuán),其中氨基的引入在一定程度上會(huì)促進(jìn)水泥的水化反應(yīng),提高混凝土早期和后期強(qiáng)度。而且適當(dāng)?shù)囊刖郾0罚浔旧磉€能夠起到一定的保水作用,能夠較好地解決混凝土泌漿和泌水現(xiàn)象,提高混凝土和易性,但引入的聚丙烯酰胺濃度不易過大,因?yàn)槿绻郾0窊饺肓窟^大,此時(shí)其本身具有極強(qiáng)的保水作用,會(huì)將大量自由水鎖住,導(dǎo)致混凝土中的用水量不夠,混凝土一方面損失會(huì)加快,另一方面沒有足夠的水供水泥水化反應(yīng),會(huì)直接導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度受到較大的影響。
5、結(jié)論
(1)絮凝劑會(huì)影響外泵送劑量以及混凝土的和易性,絮凝劑摻量越大對(duì)泵送劑摻量及混凝土和易性的影響越嚴(yán)重。
(2)低摻量的絮凝劑能夠提高混凝土的粘聚性及強(qiáng)度。
(3)當(dāng)陰離子分子量為1200萬的聚丙烯酰胺摻量小于砂摻量的0.02‰時(shí),不會(huì)影響泵送劑摻量及混凝土和易性,3h經(jīng)時(shí)損失正常,還會(huì)改善混凝土和易性;低摻量的絮凝劑還能夠提高混凝土強(qiáng)度。
(4)當(dāng)陰離子分子量為1200萬的聚丙烯酰胺摻量高于0.02‰時(shí),泵送劑摻量會(huì)隨著其摻量的升高而增大,混凝土的和易性會(huì)隨著其摻量的升高而下降。
(5)陰離子分子量為800萬的聚丙烯酰胺摻入會(huì)影響泵送劑摻量及混凝土和易性。
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