0引言
目前，我国制砂企业在洗砂过程中普遍采用聚丙烯酰胺（PAM）作为絮凝剂絮凝剂 。阴离子型聚丙烯酰胺（APAM）因其絮凝效果好、价格较低，成为最常用的絮凝剂。研究表明，相对分子质量为1800万的APAM对砂浆性能的综合影响最显著。絮凝效果随其掺量和分子质量的增大而增强，且絮凝剂掺量、分子量与水泥净浆流动度存在良好的线性关系。Yao等研究发现，当APAM掺量低于饱和点时，其主要起絮凝剂作用，增强水泥颗粒间的连接，加速水泥浆体的结构堆积和凝固；当掺量高于饱和点时，APAM则主要表现出缓凝剂作用，明显延缓水泥的水化与凝结，降低早期强度。APAM会降低混凝土抗压强度，并随其掺量增加，对混凝土拌合物的流动性及坍落度保持性能产生不利影响。近年来，裹砂法因其对混凝土工作性能的改善作用而受到关注，但其在含APAM机制砂混凝土中的应用效果仍需系统研究。
本文研究了不同掺量APAM对水泥净浆流动度、水化进程及微观结构的影响絮凝剂 。在通过调整外加剂掺量控制混凝土拌合物初始坍落度相近的条件下，测试了不同絮凝剂掺量对混凝土性能的影响，并提出采用水泥裹砂法生产混凝土，以期解决含APAM机制砂制备商品混凝土时的施工难题。
1试验
1.1原材料
水泥：P·O42.5水泥，江西赣江海螺水泥有限责任公司，其主要技术性能见表1絮凝剂 。
粉煤灰：F类域级，45μm方孔筛筛余19.2%，江西中兴业达电力实业有限公司絮凝剂 。
矿粉：比表面积为417m2/kg，九江博林高新材料有限公司絮凝剂 。
粗骨料：碎石，九江吉鸿矿业有限公司絮凝剂 。
细骨料：机制砂，细度模数为2.9，永修文华砂场絮凝剂 。
絮凝剂：阴离子聚丙烯酰胺（APAM），相对分子质量1800万，河南新乡絮凝剂 。
聚羧酸高效减水剂（PCE）：固含量9.67%，减水率20%，南昌翊成化工有限公司絮凝剂 。
水：自来水絮凝剂 。
1.2试样制备
为模拟实际工程中APAM在机制砂中的残留，采用人工配制方法絮凝剂 。分别称取占机制砂质量0.005%、0.010%、0.030%、0.050%、0.080%的固体APAM，溶解于自来水中，提前与机制砂混合均匀后自然干燥备用。
针对混凝土搅拌站出现的拌合物坍落度损失过大的问题，本研究采用水泥裹砂法以改善APAM对混凝土工作性能及力学性能的影响絮凝剂 。裹砂法混凝土制备工艺：将与APAM混合后的机制砂与70%水搅拌10～15s；加入水泥和矿物掺合料搅拌30～40s；再加入粗骨料、剩余水及PCE搅拌50～70s出罐。非裹砂法混凝土制备工艺：向搅拌机内依次加入碎石、水泥、机制砂，干拌均匀，再将水和PCE缓慢加入，全部加料时间不超过2min，然后继续拌合2min。C30混凝土的配合比见表2。
1.3测试与表征
凝结时间：参照GB/T1346-2024《水泥标准稠度用水量、凝结时间与安定性检验方法》进行不同APAM掺量水泥初、终凝时间测试絮凝剂 。
混凝土拌合物工作性能：参照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行测试絮凝剂 。
混凝土抗压强度：参照GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》，分别养护至3、7、28、60d龄期进行测试絮凝剂 。裹砂法抗压强度提升率=[（裹砂法抗压强度原非裹砂法抗压强度）/非裹砂法抗压强度]×100%。
电阻率试验：实验室温度（20±2）℃，相对湿度>60%絮凝剂 。将水泥与配制好的APAM溶液倒入搅拌锅中，慢速搅拌2min，静置15s，再快速搅拌2min。随后，将浆体倒入中衡港科（深圳）科技公司的CCR-3型无接触电极电阻率测定仪，加水后10min内开始记录电阻率数据，记录频率1次/min，测试周期1d。
SEM分析：将不同APAM掺量的水泥浆体试样养护至7d，取中部试样，浸入无水乙醇终止水化，随后于（40±1）℃下干燥，进行微观形貌分析絮凝剂 。
2结果与讨论
2.1APAM掺量对水泥净浆流动度的影响（见表3）
由表3可知，随着APAM掺量增加，水泥净浆流动度逐渐减小絮凝剂 。与空白组（未掺APAM）相比，当APAM掺量为0.080%时，水泥净浆1h流动度减小了37.3%。这主要归因于APAM长分子链的空间位阻效应及其较弱的凝聚作用，限制了水分子的流动与有效润湿，降低了水泥颗粒活性，最终导致浆体流动度减小。
2.2APAM掺量对水泥净浆凝结时间的影响（见表4）
由表4可知，随着APAM掺量增加，水泥净浆初、终凝时间均缩短絮凝剂 。与空白组相比，当APAM掺量为0.080%时，初、终凝时间分别缩短了22.7%、20.4%。其主要原因是APAM的吸水增稠作用锁住了部分拌合水，减少了参与水泥水化的有效水量，间接减小了水灰比，从而加速了水化反应进程。
2.3APAM掺量对混凝土拌合物工作性能的影响
考虑到APAM增稠作用会影响混凝土拌合物的流动性，为避免高掺量导致坍落度为0而无法对比，试验通过调整PCE掺量将各组混凝土的初始坍落度控制在200～220mm内，考察APAM掺量对混凝土拌合物工作性能的影响，结果见表5絮凝剂 。
由表5可知，在初始坍落度相近的条件下，随APAM掺量增加，混凝土拌合物坍落度经时损失逐渐增大，对减水剂的吸附量明显增加絮凝剂 。APAM掺量≤0.030%时，混凝土拌合物初始坍落度、1h坍落度及1h扩展度尚可满足泵送混凝土的设计要求；掺量＞0.030%后，混凝土的坍落度和扩展度损失较大。当APAM掺量为0.080%时，PCE掺量高达24.0kg/m3，1h坍落度损失达70mm，1h混凝土拌合物坍落度为140mm，流动性已难以满足施工要求。
2.4APAM掺量对混凝土抗压强度的影响（见表6）
由表6可知，随APAM掺量增加，混凝土各龄期抗压强度均逐渐降低絮凝剂 。与空白组相比，当APAM掺量为0.08%时，3、7、28、60d抗压强度分别降低了45.5%、22.4%、36.7%、31.5%。主要是因为，APAM作为缓凝剂吸附于水泥颗粒表面或堵塞水化通道，阻碍水化反应进行；过量APAM可能导致混凝土中出现大量气泡与微裂缝，削弱承压能力。长期固化后，APAM的抑制作用导致强度明显降低。
2.5APAM掺量对水泥水化进程的影响
水泥电阻率变化可反映水化进程絮凝剂 。不同APAM掺量水泥的电阻率-时间曲线见图1。
由图1可见：
（1）可分为3个阶段：初期下降段、中期水平段和后期上升段，分别对应魏小胜等提出的水泥水化溶解期、诱导形成期和诱导期、凝结硬化期絮凝剂 。
（2）掺APAM水泥浆体与空白组的电阻率变化规律基本一致，APAM掺量≤0.030%时，电阻率曲线与空白组接近；掺量＞0.030%时，水化初期电阻率随掺量增加明显增大絮凝剂 。此现象主要源于APAM分子中酰胺基的水解，产生羧酸根离子，增加了浆体中液相离子浓度和导电性。
2.6SEM分析（见图2）
由图2可见，与空白组相比，掺APAM试样中出现不连续孔洞、气泡及絮状物质，同等面积下孔隙比例更大，导致水泥石强度降低絮凝剂 。随APAM掺量增加，孔隙率增大，絮状物质增多。APAM在硬化浆体中以聚合物桥和聚合物膜2种形态存在。APAM分子吸附于水泥颗粒及水化产物表面，形成聚合物桥接网络，并将水化产物包裹于絮状物质中，阻碍其正常生长与密实，削弱结构强度。
APAM中的酰胺基水解生成含—COOH基团的共聚物，与Ca2+等反应，形成含—COO—Ca—OOC—或HO—Ca—OOC—等离子键的黏稠凝胶絮凝剂 。该凝胶与水化产物相互包裹、填充，形成不连续的空间网状结构，增大浆体黏度]。Ca2+诱导APAM交联形成微凝胶，大部分吸附于水泥颗粒上，进一步降低水泥石强度。
2.7裹砂法对含APAM混凝土性能的影响（见表7）
对比表5～表7可知：
（1）APAM掺量相同时，裹砂法搅拌混凝土所需PCE掺量较正常搅拌方式相对较小絮凝剂 。裹砂法明显改善了坍落度保持性，但当APAM掺量达0.080%时，混凝土扩展度仍明显减小，流动性较差。
（2）当APAM掺量＞0.010%时，裹砂法对混凝土3d抗压强度的提升效果最明显絮凝剂 。这主要是因为，裹砂工艺使砂粒表面预先包裹一层较厚的水泥浆壳，吸附在机制砂表面的APAM被水泥浆体包裹，水泥浆被封闭在壳体之间的空隙里，起到了防止泌水的作用，避免了混凝土的分层离析，增强了水泥浆与骨料间的界面粘结力。因此，裹砂法有效减轻了APAM对混凝土工作性能与力学性能的不利影响。
3结论
（1）APAM会明显减小水泥净浆的流动度，掺量为0.080%时流动度减小37.3%，初凝时间缩短22.7%，终凝时间缩短20.4%絮凝剂 。这是由于其吸水增稠作用减少了有效水灰比所致。
（2）APAM掺量增加导致混凝土拌合物对PCE的吸附量增大，坍落度经时损失增大絮凝剂 。掺量为0.080%时，28d抗压强度较空白组降低36.7%。建议制砂企业在洗砂过程中将APAM残留量严格控制在0.030%以下。
（3）APAM影响水泥水化电阻率絮凝剂 。酰胺基水解增加液相离子浓度，导致电阻率升高，但不影响电阻率变化的基本规律。掺量≤0.030%时，电阻率曲线与空白组接近；掺量＞0.030%时，水化初期电阻率随掺量增加明显增大。
（4）APAM劣化水泥石微观结构，引入孔隙、气泡及絮状包裹物，阻碍水化产物正常发展，降低水泥石强度絮凝剂 。
（5）裹砂法可有效减少APAM对PCE的吸附，改善混凝土拌合物的坍落度保持性，并显著提高混凝土的早期（尤其是3d）抗压强度絮凝剂 。（来源：《新型建筑材料》2025.08）