減水劑品種對C50混凝土力學性能的影響

劉雨

[摘要] 研究了減水劑品種（聚羧酸類和萘系類）和不同功能組分對混凝土彈性模量和泊松比的影響。研究結果表明：（1）摻有萘系類減水劑的混凝土彈性模量值和泊松比均低于摻有聚羧酸類減水劑的混凝土彈性模量和泊松比；（2）復摻緩凝組分的混凝土彈性模量值和泊松比也均低于復摻引氣成分的混凝土彈性模量和泊松比。

[關鍵詞] 混凝土；減水劑；彈性模量；泊松比

[中圖分類號] TU528.042.2 [文獻標志碼] A[文章編號] 2095-4085（2012）-06-0100-02

眾所周知，作為混凝土六大組分之一的減水劑可大幅度改善混凝土性能。但由于摻入的減水劑種類、品種以及功能成分不同，使得它們對混凝土性能的影響也不盡相同，因此非常有必要研究其品種和功能組分對硬化混凝土力學性能的影響，以期對后續研究應用工作有所裨益。

1 試驗概況

1.1 原材料

水泥：采用PI.52.5水泥，水泥的主要性能見表1。

粉煤灰：選用南京熱電廠I級粉煤灰，其主要性能指標如表2所示。

磨細礦渣微粉：密度為2.92g/cm3，堿含量為0.73，比表面積為435m2/kg。

砂：正定河砂，細度模數為2.5，堆積密度為1360kg/m3，表觀密度2610kg/m3。

石灰巖碎石，粒徑范圍為5～16 mm和16～25 mm，5～16 mm粒徑的石灰巖碎石的泥含量和泥塊含量分別為0.4%和0.3%，16～25mm粒徑的石灰巖碎石的泥含量和泥塊含量分別為0.5%和0.2%，配制混凝土時兩者比例按3：7摻加。

外加劑：采用Sika公司三種不同的聚羧酸減水劑，編號J1、J2、J3，J1是丙烯酸類的且有早強作用，J2是馬來酸類的，J3是丙烯酸類的；一種萘系減水劑，編號N1；兩種功能組分，緩凝和引氣組分編號為H、Y，試驗中均與J3復摻。

1.2 混凝土配合比設計

設計混凝土強度等級為C50?？紤]到本研究重點，混凝土設計共分6組，為了具有對比性，應使添加不同種類的外加劑混凝土達到相近的流動性，同時固定粉煤灰摻量和礦粉摻量。經過多次試配，最終確定的混凝土配合比結果如表3所示。

1.3 試驗方法

彈性模量試驗依照《GB/T 50081-2002普通混凝土力學性能試驗方法標準》[2]，每個混凝土配合比成型尺寸為100mm×100mm×300mm的三個試件，置于恒溫恒濕室（20℃，60%RH）進行養護，使用千分表測量不同齡期的彈性模量。泊松比試驗方法參照《GB/T 7897.7-1990鋼絲網水泥用砂漿力學性能試驗方法》[3]，相同條件下，在每個試件的相對兩個側面中線的中點位置粘貼縱向電阻應變片，上方粘貼橫向電阻應變片，應變采用靜態電阻應變儀測量。

2 試驗結果與分析

圖1和圖2分別是混凝土彈性模量和泊松比隨時間發展的曲線。

由圖1可以看出，混凝土的彈性模量在前期增長較快，28天后趨于穩定，摻加不同減水劑的C50混凝土28d彈性模量在30～39GPa之間。單摻J1的混凝土早期彈性模量發展比單摻J2、J3的要快，這可能J1有一定的早強作用所致。單摻萘系減水劑的混凝土彈性模量隨時間發展變化規律與單摻聚羧酸減水劑的比較接近，但彈性模量值略小，可能是由于聚羧酸減水劑的加入使水泥分散效果要好于萘系減水劑對水泥的分散效果，使摻加聚羧酸減水劑的混凝土中水泥顆粒水化程度要好于摻加萘系減水劑的混凝土，從而使得摻加聚羧酸減水劑的混凝土結構更加密實，強度更高，使得表現出來的彈性模量值要高于摻加萘系減水劑的混凝土彈性模量。另外，通過圖1可看出，添加緩凝組分的減水劑可以減緩水化反應過程，使混凝土的早期彈性模量明顯低于其他各組，后期彈性模量與其他各組相近。而引氣組分的加入使混凝土的彈性模量略有降低，但差別不大。由圖2可以看出，摻加不同減水劑品種的C50混凝土的泊松比隨時間的發展變化不大，大約在0.17～0.20范圍內。同時也可看出，摻有萘系類的混凝土泊松比要低于摻有聚羧酸類的混凝土泊松比，摻有緩凝成分的聚羧酸類混凝土泊松比同樣要低于摻有引氣成分的聚羧酸類混凝土泊松比。

3 結論

本文中研究了減水劑品種（聚羧酸、萘系減水劑）及功能組分對混凝土彈性模量和泊松比的影響，主要結論如下：

（1）單摻聚羧酸減水劑的混凝土比單摻萘系減水劑的混凝土彈性模量略高，泊松比較大，孔隙率較低而結構相對密實。

（2）復摻緩凝組分可以減慢水泥早期水化反應速率，使混凝土早期彈性模量較低，泊松比較小；而復摻引氣成分的混凝土彈性模量較高，泊松比較大。

參考文獻

[1] 普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準[S]. GB-T 50082-2009.

[2] 普通混凝土力學性能試驗方法標準[S] .GB/T 50081-2002.

[3] 鋼絲網水泥用砂漿力學性能試驗方法[S] .GB/T 7897.7-1990.