復合外加劑對自密實混凝土性能的影響研究

彭孟啟 曾毅 李正茂 孫國彬

（深圳市為海建材有限公司，廣東 深圳 518114）

水泥混凝土在我國基礎建設中發揮著重要的作用，近年來，混凝土技術也得到快速的發展，人們對混凝土的性能要求也越來越高。自密實混凝土具有良好的施工性能而受到施工單位的青睞[1-3]。但自密實混凝土有膠凝材料種類多、用量大、自密實等特點，對外加劑性能的要求也比普通混凝土更加苛刻。因此，如何選擇性能良好的外加劑，受到眾多學者的關注[4-5]。本文通過正交試驗研究了四種巴斯夫外加劑組分對自密實混凝土性能的影響，優化各組分外加劑摻量，獲得相容性良好的外加劑。

2 試驗原材料與試驗方案

2.1 試驗原材料

1）水泥：海螺P·Ⅱ52.5水泥。3d抗折強度6.3MPa，抗壓強度 34.3MPa；28d 抗折強度 8.5MPa，抗壓強度59.6MPa。

2）細骨料：中砂，細度模數2.7，含泥量0.9%。

3）粗骨料：篩分洗凈，級配5mm-10mm、10mm-20mm。

4）礦物摻合料：粉煤灰Ⅱ級，細度11.3%，含水率0.6%；礦粉S95，28d活性指數≥95%。

5）外加劑：巴斯夫聚羧酸減水劑，改善流動度組分410、保坍組分412、減水組分415、降粘組分416，固含量分別為56%、50%、44%、56%。

6）水：自來水，符合JGJ 63-2006《混凝土用水標準》要求。

2.2 試驗方案

選取表1為自密實混凝土的基準配合比，目標擴展度按（600±50）mm控制。采用正交設計方法，選擇四個正交因素：改善流動度組分410摻量、保坍組分412摻量、減水組分415摻量、降粘組分416摻量，每個因素選擇四個水平，選擇L16（45）正交表進行試驗，其表頭如表2所示。

表1 自密實混凝土基準配合比（kg/m3）

表2 因素水平表

3 試驗結果與分析討論

3.1 試驗結果

試驗結果如下表所示。

3.2 各組分摻量對用水量的影響

圖1 各組分摻量與用水量的關系

根據表3的試驗結果，繪制出各外加劑組分摻量與混凝土用水量的關系如圖1，從圖中可以看出，改善流動度組分410、減水組分415、降粘組分416三個組分外加劑隨著摻量增加，減水效果明顯，而保坍組分412在摻量為0.05%出現極小值。

表3 試驗結果

3.3 各組分摻量對抗壓強度的影響

采用極差和方差分析各因素對混凝土7d、28d抗壓強度的影響，結果如表4、表5所示。

從表3和表4可以看出，各組分按摻量對混凝土抗壓強度影響的大小排列，順序為：415摻量＞410摻量＞416摻量＞412摻量，組分415和組分410的摻量對混凝土的抗壓強度影響比較顯著，外加劑整體優化方案為：415（0.2%）、410（0.2%）、412（0.05%）、416（0.15%）。

3.4 膠水比與28d抗壓強度的關系

圖2 混凝土膠水比與28d抗壓強度的關系

依據試驗結果，繪制混凝土膠水比與28d抗壓強度的關系如圖2所示。從圖中可以看出，混凝土膠水比與28d抗壓強度成正比例關系。這表明，膠凝材料總量不變時，合理復配各組分外加劑，盡可能減少混凝土用水量，可最大限度的提高混凝土抗壓強度，提高單位用量膠凝材料的強度貢獻。

表4 抗壓強度極差分析結果

表5 抗壓強度方差分析結果

3.5 用水量與T50的關系

圖3 混凝土用水量與倒桶時間的關系

依據試驗結果，繪制混凝土用水量與T50的關系如圖3所示。從圖中可以看出，膠凝材料總量不變時，混凝土用水量越小，T50越長，在混凝土用水量小于160kg/m3（水膠比小于0.33）時，T50隨混凝土用水量的減小增幅加大，混凝土靜置一段時間后易出現“抓底”現象。這主要是由于水膠較小，混凝土中顆粒之間的水膜層厚度減小，導致混凝土粘度增大。

4 結論

1）配合比不變情況下，設定目標工作性能，四種外加劑摻量的優化方案為：415（0.2%）410（0.2%）412（0.05%）416（0.15%），其中415摻量和410摻量對混凝土的抗壓強度影響比較顯著。

2）四種巴斯夫外加劑復配對混凝土的含水量影響較小，引氣作用較小。

3）混凝土膠水比與28d抗壓強度成正比例關系，合理的復配各組分外加劑，可最合理的發揮單位膠凝材料對抗壓強度的貢獻值。