聚羧酸减水剂对混凝土抗压强度的影响分析

秦磊(重庆建研科之杰新材料有限公司，重庆 402761)

0 引言

聚羧酸共聚物侧链结构对水泥水化及硬化 过程的影响提出以聚乙二醇系列、丙烯酸、顺酐、丙烯酸羟乙酯为原料合成聚羧酸减水剂，通过聚羧酸共聚物侧链长度对水泥分散性能和水化过程，测试分析聚羧酸减水剂对混凝土强度的影响。

1 试验规划

研究中使用四种不同水灰比(W/C)、并以四种不同聚羧酸减水剂掺量与配比设计调配后再以重量法利用正交试验法试拌，而以重量模试制作各种不同组成的混凝土试体，并测定3、7、14 与 28 龄期(d)的抗压强度，上述的不同组成混凝土配比的设计规划[1]。

1.1 试体规划

本研究针对所规划的聚羧酸混凝土进行力学试验，所制作的混凝土试体的规格在抗压测试的尺寸为Φ 10 cm×20 cm，而劈裂测试的试体大小为Φ 10 cm×20 cm。四种水灰比(W/C)混凝土，具四种不同聚羧酸减水剂掺量以及四种不同纤维掺量，共计制作 1 536 个抗压及劈裂试体。在试体进行抗压及劈裂测试的同时，亦以同批试体采样进行微结构观察分析，最后将力学测试与微结构分析的各结果相互印证。

1.2 试体制作程序

本试验的混凝土圆柱试体采用万能科技大学营建科技系材料试验室进行试拌、灌制，制作过程系由混凝土配比设计的重量法求得各材料重量[2]，再以正交试验表和混凝土强度试验配方，进行试拌测混凝土单位重、含量及试体制作。

2 试验步骤

2.1 混凝土强度测试

将掺聚丙烯纤维与减水剂及水灰比按规范设计配比制成混凝土试体[3]，制作Φ 10 cm×20 cm 高圆柱试体，置于饱和石灰水中养护，待 3、7、14 及 28 天养龄期，进行力学行为测试。

2.2 聚羧酸系高效能混凝土抗压试验

聚羧酸系高效能混凝土，试体尺寸Ф 10 cm×20 cm 高圆柱试体，置于常温饱和石灰水中养护，待 3、7、14、及 28 天等龄期，进行抗压强度试验。

3 结果

结果所示，抗压强度 3 天级差分析大小顺序为减水剂掺量，水灰比、胶砂比、聚丙烯掺量、减水剂品种、掺入试、搅拌时间；故掺入减水剂后，对混凝土试体 3 天抗压强度影响的次序也为：减水剂掺量＞水灰比＞胶砂比＞聚丙烯掺量＞减水剂品种＞掺入方式＞搅拌时间。

劈裂强度 3 天级差分析依序为水灰比、减水剂掺量、胶砂比、聚丙烯掺量、掺入方式减水剂品种、搅拌时间；故掺入减水剂后，对混凝土试体 3 天劈裂强度影响的大小依序为：水灰比＞减水剂掺量＞胶砂比＞聚丙烯掺量＞掺入方式＞减水剂品种＞搅拌时间。

抗弯强度 3 天级差分析顺序由大到小为聚丙烯掺量减水剂掺量、胶砂比、搅拌时间、水灰比、减水剂品种、掺入方式；故掺入减水剂后，对混凝土试体 3 天抗弯强度影响的大到小顺序为聚丙烯掺量＞减水剂掺量＞胶砂比＞搅拌时间＞水灰比＞减水剂品种＞掺入方式。

抗压强度 7 天级差分析大小依序为胶砂比、聚丙烯掺量、减水剂掺量，水灰比、搅拌时间、掺入方式、减水剂品种；故掺入减水剂后，对混凝土试体 7 天抗压强度影响的次序也为：胶砂比＞聚丙烯掺量＞减水剂掺量＞水灰比＞搅拌时间＞掺入方式＞减水剂品种。劈裂强度为减水剂掺量、水灰比、胶砂比、聚丙烯掺量、减水剂品种、搅拌时间、掺入方式；故掺入减水剂后，对混凝土试体 7 天劈裂强度影响的大小依序为：减水剂掺量＞水灰比＞胶砂比＞聚丙烯掺量＞减水剂品种＞搅拌时间＞掺入方式。抗弯强度为聚丙烯掺量、减水剂品种、水灰比、胶砂比、减水剂品种、搅拌时间、掺入方式；故掺入减水剂后，对混凝土试体 7 天抗弯强度影响的大到小顺序为聚丙烯掺量＞减水剂品种＞水灰比＞胶砂比＞减水剂品种＞搅拌时间＞掺入方式。

混凝土试体 14 天抗压、劈裂及抗弯强度级差分析大小依序为抗压强度、聚丙烯掺量、胶砂比、减水剂掺量、水灰比、搅拌时间、减水剂品种、掺入方式；故掺入减水剂后，对混凝土试体 14 天抗压、劈裂及抗弯强度影响的大小依序为抗压强度＞聚丙烯掺量＞ 胶砂比＞减水剂掺量＞水灰比＞搅拌时间＞减水剂品种＞掺入方式。劈裂强度级差分析由大到小为水灰比、减水剂掺量、聚丙烯掺量、胶砂比、减水剂品种、掺入方式、搅拌时间；故掺入减水剂后，对混凝土试体 14 天劈裂强度影响的大小依序为水灰比＞减水剂掺量＞聚丙烯掺量＞胶砂比＞减水剂品种＞掺入方式＞ 搅拌时间。

抗弯强度级差分析大小依序为减水剂掺量、聚丙烯掺量、水灰比、胶砂比、搅拌时间、掺入方式、减水剂品种；故掺入减水剂后，对混凝土试体 14 天抗弯强度影响的大小依序为减水剂掺量＞聚丙烯掺量＞水灰比＞胶砂比＞搅拌时间＞掺入方式＞减水剂品种。表1 所示。混凝土试体 28 天抗压、劈裂及抗弯强度级差分析由大到小依序抗压强度为聚丙烯掺量、减水剂掺量、胶砂比、水灰比、减水剂品种、搅拌时间、掺入方式；故掺入减水剂后，对混凝土试体28 天抗压、劈裂及抗弯强度影响的大小依序为聚丙烯掺量＞减水剂掺量＞胶砂比＞水灰比＞减水剂品种＞搅拌时间＞掺入方式。

表1 混凝土试体28天抗压、劈裂、抗弯强度的极差分析

劈裂强度级差分析大小次序为胶砂比、减水剂掺量、聚丙烯掺量、水灰比、掺入方式、搅拌时间、减水剂品种； 故掺入减水剂后，对混凝土试体 28 天劈裂强度影响的大小依序为胶砂比＞减水剂掺量＞聚丙烯掺量＞水灰比＞掺入方式＞搅拌时间＞减水剂品种。

抗弯强度28 天级差分析由大到小的顺序依次为聚丙烯掺量、减水剂掺量、胶砂比、搅拌时间、减水剂品种、掺入方式；故掺入减水剂后，对混凝土试体 28 天抗弯强度影响的大小依序为聚丙烯掺量＞减水剂掺量＞胶砂比＞搅拌时间＞减水剂品种＞掺入方式。

4 结语

(1)掺入减水剂聚丙烯纤维混凝土对试体 3 天抗压强度的影响为减水剂掺量＞水灰比＞胶砂比＞聚丙烯纤维掺量＞减水剂品种＞掺入方式＞搅拌时间。

(2)由正交试验法数据分析结果获得，聚丙烯纤维混凝土试体较佳配比为 0.15% 聚丙烯纤维掺量、0.5%减水剂掺量、0.62 水灰比、1∶1.8 胶砂比、50 减水剂品种、9 分钟拌合时间、及同掺掺入方式。

(3)由SEM 分析得知，聚丙烯纤维混凝土较佳配比试体中C-S-H 胶凝体含量较多，孔隙尺寸和孔隙率均较小，因而混凝土试体早期强度低于正交试验表中强度最高者。