硫酸钠和松香酸钠与混凝土性能关系的试验研究

朱逸飞，许翔宇，范金奎，闫行霈，潘昊哲

（江苏大学京江学院，江苏 镇江 212000）

0 引言

本文在对国内外混凝土早强剂和引气剂研究现状进行分析总结的基础上，选择早强剂硫酸钠[1-2]和引气剂松香酸钠[3-4]，主要考虑其实用性和经济性。在实际工程施工过程中，混凝土需要较长一段时间凝结硬化才可以达到预期的强度，早强剂硫酸钠可以加速混凝土早期强度的发展，减少混凝土凝结硬化的时间，在冬季施工、应急抢险工程等方面具有重要作用。引气剂松香酸钠可以使混凝土在搅拌过程中引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡，这些微小气泡的引入可以提高混凝土的和易性、抗冻性等，改善混凝土性能。

本试验研究在C30 混凝土配合比的基础上，以混凝土立方体抗压强度作为主要控制指标，坍落度为次要控制指标，对比分析两种外加剂在单掺或复合时与混凝土性能的关系，为类似实验研究提供借鉴与参考。

1 试验技术路线及结果分析

1.1 原材料

（1）水泥：32.5 普通硅酸盐水泥。

（2）细骨料：ISO 标准砂，中砂，颗粒级配符合 2 区规定。

（3）粗骨料：本地产碎石，碎石粒径0～40mm。

（4）水：洁净自来水，符合规范要求。

（5）早强剂：硫酸钠。

（6）引气剂：松香酸钠。

1.2 试验方法

试验选取早强剂硫酸钠和引气剂松香酸钠两种外加剂作为研究对象，外加剂掺量百分比为外加剂质量占水泥质量的百分比。在C30 混凝土配合比的基础上，分别测定在不同掺量（0%，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%）硫酸钠的情况下，混凝土坍落度以及混凝土立方体3d、7d、28d 的抗压强度，由实验数据确定硫酸钠单掺时的最佳掺量。在此基础上，选取最佳掺量的硫酸钠与不同掺量（0.01%，0.02%，0.03%）的松香酸钠复合时，混凝土坍落度以及混凝土立方体3d、7d、28d 的抗压强度。鉴于混凝土和易性由保水性、粘聚性和流动性综合评价，其中保水性和粘聚性无法定量描述，试验过程中，混凝土水分流失较少，混凝土整体固实，证明试验过程中所有混凝土的保水性和粘聚性均为良好，故本实验以流动性（坍落度）作为和易性体现的主要因素。

试验过程中，控制混凝土坍落度在10~30mm，采用人工拌和的方法，拌和时间从加水时算起，符合标准规定。每组试件所用的混凝土拌合物由同一次拌和成的拌和物中取出，拌和物装入试模，用振动台振实。混凝土试件成型后立即使用湿布覆盖表面，以防止水分蒸发，静置两昼夜，拆模编号，随后放进水养护箱，养护至龄期。试件尺寸为 150mm×150mm×150mm，3d、7d、28d 抗压强度测定时，每组各测定3 个试块。在进行硫酸钠和松香酸钠复合的实验中，由于硫酸钠在常温下溶解度较低[5]，不能完全融入引气剂松香酸钠中，故采取单独掺加的方法。

1.3 试验结果分析

1.3.1 早强剂硫酸钠对混凝土性能的影响

早强剂硫酸钠对混凝土抗压强度的影响如表1 所示，不同龄期条件下不同掺量硫酸钠对混凝土抗压强度如图1 所示，早强剂硫酸钠对混凝土坍落度的影响如表2 所示。

表1 不同掺量硫酸钠对混凝土抗压强度的影响

图1 不同龄期条件下不同掺量硫酸钠的C30 混凝土抗压强度

表2 不同掺量硫酸钠对混凝土坍落度的影响

由表1 可以看出，随着龄期的增长，混凝土抗压强度均不断提高；硫酸钠不同掺量下的混凝土相比较于不掺外加剂的混凝土，混凝土3d、7d 的抗压强度均有所提高，且大致随着硫酸钠掺量的增加而提高，而混凝土28d 抗压强度均有所降低；其中，混凝土3d 抗压强度在2.0%的掺量时最大，混凝土7d 抗压强度在1.0%的掺量时最大，混凝土28d 抗压强度在1.5%的掺量时最小。

由图1 可以看出，混凝土在养护3d 后的抗压强度中，随着硫酸钠含量的增加混凝土强度大体呈上升趋势，只有当硫酸钠掺量为1.5%时，强度才有所降低；混凝土在养护7d 后的抗压强度中，掺量从0.0%增加到1.0%时，抗压强度不断提高，当掺量增加到1.5%时，抗压强度降低明显，掺量增加到2.0%时，抗压强度又略有提高；混凝土在养护28d 后的抗压强度中，除去硫酸钠掺量为1.5%时的强度，混凝土抗压强度整体随着掺量的增加而降低，当掺量为1.5%时，混凝土28d 抗压强度最小。

由表2 可以看出，随着硫酸钠掺量的不断增加，混凝土坍落度不断降低。当掺量为2.0%时，混凝土坍落度达到最低点。

综上所述，早强剂硫酸钠的掺入可以提高混凝土早期的抗压强度，改变混凝土的流动性，降低混凝土的和易性。

1.3.2 早强剂硫酸钠与引气剂松香酸钠复合对混凝土性能的影响

通过对第一批试验早强剂硫酸钠单掺下与混凝土性能关系的研究，取早强剂硫酸钠最佳掺量1.0%，将此掺量（1.0%）下的硫酸钠与不同掺量（0.01%、0.02%、0.03%）的引气剂松香酸钠复合。

早强剂硫酸钠1.0%掺量与不同掺量的引气剂松香酸钠复合对混凝土抗压强度的影响如表3 所示，不同龄期条件下不同掺量松香酸钠的C30 混凝土抗压强度变化如图2 所示，早强剂硫酸钠1.0%掺量与不同掺量（0.01%、0.02%、0.03%）引气剂松香酸钠复合对混凝土坍落度的影响如表4 所示。

由表3 和图2 可以看出，随着龄期的增长，混凝土抗压强度均不断提高；松香酸钠的掺入，使得各龄期混凝土抗压强度均有所降低。刚加入0.01%松香酸钠时，混凝土3d、7d 抗压强度降低较为明显；随着引气剂松香酸钠掺量的不断增加，混凝土3d、7d 的抗压强度呈下降趋势，而28d 混凝土的抗压强度变化并不明显。

图2 不同龄期条件下不同掺量松香酸钠的C30 混凝土抗压强度

表3 最佳掺量硫酸钠与不同掺量松香酸钠复合对混凝土抗压强度的影响

由表4 可以看出，随着引气剂松香酸钠掺量的不断增加，混凝土坍落度有所降低，但变化不明显。

表4 最佳掺量硫酸钠与不同掺量松香酸钠复合对混凝土坍落度的影响

综上所述，引气剂松香酸钠与早强剂硫酸钠的复合会降低混凝土的抗压强度，但是对于混凝土和易性的影响不明显。

2 结语

本文研究的主要是硫酸钠和松香酸钠与混凝土性能关系。通过对试验结果的对比分析，本试验研究主要得出以下结论。

（1）随着龄期的增长，混凝土抗压强度不断提高。

（2）早强剂硫酸钠会提高混凝土早期抗压强度，降低混凝土后期抗压强度。早强剂硫酸钠的加入，使得混凝土早期抗压强度均有所提高，后期抗压强度均有所降低。在本试验配合比下，混凝土早期抗压强度大致随硫酸钠掺量的增加而提高，后期抗压强度大致随硫酸钠掺量的增加而降低。混凝土3d 抗压强度在2.0%的掺量时最大，混凝土7d 抗压强度在1.0%的掺量时最大，混凝土28d 抗压强度在1.5%的掺量时最小。

（3）早强剂硫酸钠的加入，会削弱混凝土的工作性能。随着早强剂硫酸钠掺量的不断增加，混凝土坍落度不断降低，且当硫酸钠掺量为2.0%时，混凝土坍落度最小。

（4）早强剂硫酸钠掺量为1.0%时，引气剂松香酸钠的加入，会使混凝土全龄期抗压强度降低，对早期抗压强度影响最为明显。在本试验配合比下，混凝土全龄期抗压强度随引气剂松香酸钠掺量的增加而不断降低。

（5）在本试验配合比下，早强剂硫酸钠掺量为1.0%时，引气剂松香酸钠的加入，使混凝土坍落度略有降低，变化不明显。

本试验存在一定的不可控因素，本文结论对于混凝土前期强度要求高，和易性有一定要求的工程具有一定的指导意义。早期强度的提高，有利于提高混凝土质量，增加模板周转使用率等，符合经济性原则。