陶艷梅，蔣喜明

（1. 中國電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長沙 410014；2. 永州市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖南 永州 425000）

通過對(duì)粘土中蒙脫石、伊利石、高嶺石等各項(xiàng)粘土礦物成分的砂漿流動(dòng)度以及吸附量進(jìn)行研究分析，我們發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的變化，粘土礦物對(duì)于混凝土減水劑的影響也會(huì)呈現(xiàn)一定的規(guī)律，而研究表明蒙脫石相比較伊利石、高嶺石而言，對(duì)于混凝土減水劑的吸附能力最強(qiáng)。本文從分析礦物的晶體結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，主要探討粘土礦物成分對(duì)混凝土減水劑的影響，并對(duì)其吸附的作用機(jī)理進(jìn)行分析。

1 粘土礦物概述

粘土礦物類型多樣，常見的為蒙脫土、高嶺土和伊利石，這三種粘土礦物的化學(xué)組成具有較大的差異，其中蒙脫土分子之間的作用力較弱，然而具有較強(qiáng)的吸水性。從顏色來看，高嶺土是白色的，而蒙脫土和伊利石分都是淺黃色。蒙脫土是一種天然的礦物，其中一類是有納米厚度的表面帶有負(fù)電的硅鹽酸片層，主要是依靠靜電作用而堆積的一種礦物。蒙脫土的應(yīng)用十分廣泛，人們通過對(duì)蒙脫土的性質(zhì)進(jìn)行改變[1]，之后，可以運(yùn)用有機(jī)方法以及無機(jī)方法進(jìn)一步強(qiáng)化蒙脫土本來的性能，從而擴(kuò)大蒙脫土的應(yīng)用領(lǐng)域，因此蒙脫土具有良好的發(fā)展前景。伊利石是由白云母等各種礦物經(jīng)過風(fēng)化以及突變所得，伊利石具有一定的過渡性，可以形成其他粘土礦物，伊利石十分細(xì)膩，一般呈現(xiàn)白色，如果不純時(shí)也可能呈現(xiàn)綠色以及黃色。高嶺土一般都是沒有光澤的，如果質(zhì)地純潔時(shí)會(huì)呈現(xiàn)白色，如果不純時(shí)也有可能呈現(xiàn)黃色以及灰色。

2 粘土礦物對(duì)混凝土減水劑的影響

1）粘土粉層狀結(jié)構(gòu)的吸附作用

粘土將混凝土減水劑吸附到粘土粉層狀結(jié)構(gòu)中，能夠在一定程度上降低混凝土減水劑的分散性能。在粘土礦物對(duì)混凝土減水劑的影響調(diào)查分析過程中，我們可以從分子結(jié)構(gòu)這一角度來看，粘土對(duì)不同類型且含有梳型側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的混凝土減水劑具有很大的影響，由于粘土粉中的粘土礦物層間結(jié)構(gòu)能夠匹配混凝土減水劑的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)，這也會(huì)直接使得混凝土減水劑具有一定的化學(xué)吸附性，而并非僅僅是依靠電荷吸附在粘土礦物的表面[2]。由于粘土自帶一定的吸附能力，因此可以與吸附能力共同發(fā)揮自身的作用，再加上混凝土減水劑和金屬陽離子，這也是當(dāng)下粘土吸附混凝土減水劑的原理。

2）粘土對(duì)混凝土減水劑的性能影響

粘土的礦物組成以及粘土的結(jié)構(gòu)組成都會(huì)直接影響混凝土減水劑塑化性能。通過調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)砂漿的流動(dòng)性也能夠直接反映混凝土減水劑塑化效果，也是十分重要的指標(biāo)，而粘土的水灰比以及減水劑摻量會(huì)直接影響砂漿流動(dòng)性。各位學(xué)者在研究時(shí)主要針對(duì)從固定水灰比和減水劑摻量、固定水灰比和砂漿流動(dòng)性這兩個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比研究。研究表明，通過提高粘土在水粘土砂漿中的比重，能夠進(jìn)一步弱化砂漿的流動(dòng)性，進(jìn)而對(duì)流動(dòng)性產(chǎn)生一定的損失。而如果想要保持砂漿流動(dòng)性，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加大混凝土減水劑的整體使用量。馬保國等學(xué)者通過調(diào)查研究認(rèn)為粘土的礦物結(jié)構(gòu)能夠在很大程度上影響混凝土減水劑的減水性能，其中，相比較于其他粘土而言，蒙脫土對(duì)混凝土減水劑塑化效果影響最大，伊利土最小。

3）粘土粉對(duì)混凝土減水劑的分散性能影響

粘土礦物不僅會(huì)直接影響混凝土減水劑的分散性能，也對(duì)其他混凝土減水劑具有不同程度的影響。通過研究，發(fā)現(xiàn)粘土粉對(duì)水粘土漿體流動(dòng)性具有一定的影響。實(shí)驗(yàn)員選擇3 種不同的高效減水劑，分別是萘系高效減水劑（液體，固含40%）、氨基磺酸鹽減水劑（液體，固含量30%）、混凝土減水劑（液體，固含量20%）[3]，通過研究發(fā)現(xiàn)，如果沒有粘土粉摻入這3 種不同混凝土減水劑影響的水粘土漿體時(shí)，所有漿體最初流動(dòng)性都相對(duì)較好。如果在實(shí)驗(yàn)中摻入含砂量為1%～9%的粘土粉時(shí)，那么，所有漿體的最初流動(dòng)性會(huì)受到很大程度的影響，所有漿體的流動(dòng)性都會(huì)直接下降，且造成極大的損失。在實(shí)驗(yàn)中，如果摻入粘土量為7%時(shí)，那么，在使用了氨基磺酸鹽減水劑的前提下，水粘土漿體流動(dòng)性能雖然沒有十分明顯的下降，但是相對(duì)應(yīng)的損失會(huì)有所增大，而在摻入粘土量為5%時(shí)，在使用萘系高效減水劑的前提之下，水粘土漿體完全失去流動(dòng)性。如果實(shí)驗(yàn)員使用了混凝土減水劑的水粘土漿體，在摻入粘土量為3%時(shí)，已經(jīng)徹底失去流動(dòng)性[4]。

不同的高效混凝土減水劑對(duì)摻有粘土粉的水粘土漿體流動(dòng)性所產(chǎn)生的影響會(huì)存在一定的差異，原因主要是粘土粉較為容易吸附混凝土減水劑，反之，我們發(fā)現(xiàn)粘土粉針對(duì)萘系高效減水劑以及氨基磺酸鹽高效減水劑的吸附能力卻并不強(qiáng)。相關(guān)學(xué)者對(duì)粘土與混凝土減水劑的相容性進(jìn)行了一些試驗(yàn)，通過試驗(yàn)得出結(jié)論，不同的混凝土減水劑敏感程度也并不相同[5]。

4）粘土含量對(duì)混凝土減水劑的強(qiáng)度影響

通過文獻(xiàn)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)粘土對(duì)于具有高效減水劑的混凝土強(qiáng)度會(huì)有不良影響。通過對(duì)此觀點(diǎn)進(jìn)行研究了解到，通過采用高強(qiáng)混凝土配合比，當(dāng)聚羧酸減水劑摻量在一定范圍內(nèi)時(shí)，隨著含粘土量的不斷增加，混凝土的強(qiáng)度也會(huì)不斷降低。而當(dāng)含粘土的總量在2%以下時(shí)，相應(yīng)混凝土的強(qiáng)度會(huì)基本保持穩(wěn)定；而當(dāng)含粘土總量在2%以上時(shí)，混凝土的強(qiáng)度會(huì)快速降低；當(dāng)含粘土量在3%以下，混凝土的強(qiáng)度受影響較小；而在3%以上時(shí)，含粘土量的增加將導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度出現(xiàn)大幅下降[6]。部分或整體的混凝土減水劑被粘土吸附，最終導(dǎo)致混凝土抗壓能力有所減弱，被吸附的娶羧酸減水劑不能夠發(fā)揮真正的作用，因此水粘土漿體的流動(dòng)性也會(huì)受到影響。為了保持混凝土減水劑流動(dòng)性，實(shí)驗(yàn)人員需要加入額外的水，這也會(huì)直接影響水灰比，從而使得抗壓強(qiáng)度也受到影響。與此同時(shí)，由于加入的粘土?xí)粩嘧兌啵虼丝梢员晃降幕炷翜p水劑的總量也會(huì)有所增多，這也在無形之中增加了用水的需求，最終導(dǎo)致整體抗壓強(qiáng)度受到影響，出現(xiàn)下降現(xiàn)象。

3 結(jié) 語

綜上所述，由于泥土中的礦物成分對(duì)混凝土減水劑具有一定的吸附作用，因此砂石骨料中的泥土對(duì)混凝土減水劑的性能具有一定的抑制作用，最終導(dǎo)致混凝土的拌和物性能變差，混凝土強(qiáng)度降低。