聚羧酸減水劑對混凝土抗壓強度的影響分析

秦磊(重慶建研科之杰新材料有限公司，重慶 402761)

0 引言

聚羧酸共聚物側(cè)鏈結(jié)構(gòu)對水泥水化及硬化 過程的影響提出以聚乙二醇系列、丙烯酸、順酐、丙烯酸羥乙酯為原料合成聚羧酸減水劑，通過聚羧酸共聚物側(cè)鏈長度對水泥分散性能和水化過程，測試分析聚羧酸減水劑對混凝土強度的影響。

1 試驗規(guī)劃

研究中使用四種不同水灰比(W/C)、并以四種不同聚羧酸減水劑摻量與配比設(shè)計調(diào)配后再以重量法利用正交試驗法試拌，而以重量模試制作各種不同組成的混凝土試體，并測定3、7、14 與 28 齡期(d)的抗壓強度，上述的不同組成混凝土配比的設(shè)計規(guī)劃[1]。

1.1 試體規(guī)劃

本研究針對所規(guī)劃的聚羧酸混凝土進(jìn)行力學(xué)試驗，所制作的混凝土試體的規(guī)格在抗壓測試的尺寸為Φ 10 cm×20 cm，而劈裂測試的試體大小為Φ 10 cm×20 cm。四種水灰比(W/C)混凝土，具四種不同聚羧酸減水劑摻量以及四種不同纖維摻量，共計制作 1 536 個抗壓及劈裂試體。在試體進(jìn)行抗壓及劈裂測試的同時，亦以同批試體采樣進(jìn)行微結(jié)構(gòu)觀察分析，最后將力學(xué)測試與微結(jié)構(gòu)分析的各結(jié)果相互印證。

1.2 試體制作程序

本試驗的混凝土圓柱試體采用萬能科技大學(xué)營建科技系材料試驗室進(jìn)行試拌、灌制，制作過程系由混凝土配比設(shè)計的重量法求得各材料重量[2]，再以正交試驗表和混凝土強度試驗配方，進(jìn)行試拌測混凝土單位重、含量及試體制作。

2 試驗步驟

2.1 混凝土強度測試

將摻聚丙烯纖維與減水劑及水灰比按規(guī)范設(shè)計配比制成混凝土試體[3]，制作Φ 10 cm×20 cm 高圓柱試體，置于飽和石灰水中養(yǎng)護(hù)，待 3、7、14 及 28 天養(yǎng)齡期，進(jìn)行力學(xué)行為測試。

2.2 聚羧酸系高效能混凝土抗壓試驗

聚羧酸系高效能混凝土，試體尺寸Ф 10 cm×20 cm 高圓柱試體，置于常溫飽和石灰水中養(yǎng)護(hù)，待 3、7、14、及 28 天等齡期，進(jìn)行抗壓強度試驗。

3 結(jié)果

結(jié)果所示，抗壓強度 3 天級差分析大小順序為減水劑摻量，水灰比、膠砂比、聚丙烯摻量、減水劑品種、摻入試、攪拌時間；故摻入減水劑后，對混凝土試體 3 天抗壓強度影響的次序也為：減水劑摻量＞水灰比＞膠砂比＞聚丙烯摻量＞減水劑品種＞摻入方式＞攪拌時間。

劈裂強度 3 天級差分析依序為水灰比、減水劑摻量、膠砂比、聚丙烯摻量、摻入方式減水劑品種、攪拌時間；故摻入減水劑后，對混凝土試體 3 天劈裂強度影響的大小依序為：水灰比＞減水劑摻量＞膠砂比＞聚丙烯摻量＞摻入方式＞減水劑品種＞攪拌時間。

抗彎強度 3 天級差分析順序由大到小為聚丙烯摻量減水劑摻量、膠砂比、攪拌時間、水灰比、減水劑品種、摻入方式；故摻入減水劑后，對混凝土試體 3 天抗彎強度影響的大到小順序為聚丙烯摻量＞減水劑摻量＞膠砂比＞攪拌時間＞水灰比＞減水劑品種＞摻入方式。

抗壓強度 7 天級差分析大小依序為膠砂比、聚丙烯摻量、減水劑摻量，水灰比、攪拌時間、摻入方式、減水劑品種；故摻入減水劑后，對混凝土試體 7 天抗壓強度影響的次序也為：膠砂比＞聚丙烯摻量＞減水劑摻量＞水灰比＞攪拌時間＞摻入方式＞減水劑品種。劈裂強度為減水劑摻量、水灰比、膠砂比、聚丙烯摻量、減水劑品種、攪拌時間、摻入方式；故摻入減水劑后，對混凝土試體 7 天劈裂強度影響的大小依序為：減水劑摻量＞水灰比＞膠砂比＞聚丙烯摻量＞減水劑品種＞攪拌時間＞摻入方式。抗彎強度為聚丙烯摻量、減水劑品種、水灰比、膠砂比、減水劑品種、攪拌時間、摻入方式；故摻入減水劑后，對混凝土試體 7 天抗彎強度影響的大到小順序為聚丙烯摻量＞減水劑品種＞水灰比＞膠砂比＞減水劑品種＞攪拌時間＞摻入方式。

混凝土試體 14 天抗壓、劈裂及抗彎強度級差分析大小依序為抗壓強度、聚丙烯摻量、膠砂比、減水劑摻量、水灰比、攪拌時間、減水劑品種、摻入方式；故摻入減水劑后，對混凝土試體 14 天抗壓、劈裂及抗彎強度影響的大小依序為抗壓強度＞聚丙烯摻量＞ 膠砂比＞減水劑摻量＞水灰比＞攪拌時間＞減水劑品種＞摻入方式。劈裂強度級差分析由大到小為水灰比、減水劑摻量、聚丙烯摻量、膠砂比、減水劑品種、摻入方式、攪拌時間；故摻入減水劑后，對混凝土試體 14 天劈裂強度影響的大小依序為水灰比＞減水劑摻量＞聚丙烯摻量＞膠砂比＞減水劑品種＞摻入方式＞ 攪拌時間。

抗彎強度級差分析大小依序為減水劑摻量、聚丙烯摻量、水灰比、膠砂比、攪拌時間、摻入方式、減水劑品種；故摻入減水劑后，對混凝土試體 14 天抗彎強度影響的大小依序為減水劑摻量＞聚丙烯摻量＞水灰比＞膠砂比＞攪拌時間＞摻入方式＞減水劑品種。表1 所示?；炷猎圀w 28 天抗壓、劈裂及抗彎強度級差分析由大到小依序抗壓強度為聚丙烯摻量、減水劑摻量、膠砂比、水灰比、減水劑品種、攪拌時間、摻入方式；故摻入減水劑后，對混凝土試體28 天抗壓、劈裂及抗彎強度影響的大小依序為聚丙烯摻量＞減水劑摻量＞膠砂比＞水灰比＞減水劑品種＞攪拌時間＞摻入方式。

表1 混凝土試體28天抗壓、劈裂、抗彎強度的極差分析

劈裂強度級差分析大小次序為膠砂比、減水劑摻量、聚丙烯摻量、水灰比、摻入方式、攪拌時間、減水劑品種； 故摻入減水劑后，對混凝土試體 28 天劈裂強度影響的大小依序為膠砂比＞減水劑摻量＞聚丙烯摻量＞水灰比＞摻入方式＞攪拌時間＞減水劑品種。

抗彎強度28 天級差分析由大到小的順序依次為聚丙烯摻量、減水劑摻量、膠砂比、攪拌時間、減水劑品種、摻入方式；故摻入減水劑后，對混凝土試體 28 天抗彎強度影響的大小依序為聚丙烯摻量＞減水劑摻量＞膠砂比＞攪拌時間＞減水劑品種＞摻入方式。

4 結(jié)語

(1)摻入減水劑聚丙烯纖維混凝土對試體 3 天抗壓強度的影響為減水劑摻量＞水灰比＞膠砂比＞聚丙烯纖維摻量＞減水劑品種＞摻入方式＞攪拌時間。

(2)由正交試驗法數(shù)據(jù)分析結(jié)果獲得，聚丙烯纖維混凝土試體較佳配比為 0.15% 聚丙烯纖維摻量、0.5%減水劑摻量、0.62 水灰比、1∶1.8 膠砂比、50 減水劑品種、9 分鐘拌合時間、及同摻摻入方式。

(3)由SEM 分析得知，聚丙烯纖維混凝土較佳配比試體中C-S-H 膠凝體含量較多，孔隙尺寸和孔隙率均較小，因而混凝土試體早期強度低于正交試驗表中強度最高者。