固化劑摻入快硬水泥配合比設計

秦立軍李贊成師慶念

（1空軍勤務學院機場工程與保障系 江蘇 徐州 221000 2中國人民解放軍95806部隊 北京 100076）

固化劑摻入快硬水泥配合比設計

秦立軍1李贊成1師慶念2

（1空軍勤務學院機場工程與保障系 江蘇 徐州 221000 2中國人民解放軍95806部隊 北京 100076）

本文采用正交試驗原理，以4h齡期的抗折強度為指標，從水灰比、砂率、固化劑摻量和減水劑用量4個因素和每個因素取3水平考慮，對固化劑摻入快硬水泥制備的混凝土進行了正交試驗。實驗結果表明，水灰比和固化劑摻量是影響快硬水泥混凝土早期抗折強度的主要因素；固化劑摻入快硬水泥制備的混凝土最佳配合比為快硬水泥400kg/m3,石子1303 kg/m3,砂子595 kg/m3，水128 kg/m3，固化劑摻量20 kg/m3，減水劑用量6 kg/m3。

快硬水泥；固化劑；配合比；正交試驗

1 原材料組成

1.1.快硬水泥

試驗所用水泥熟料為河南省鄭州登峰熔料有限公司的鴨牌DFRC搶修寶鋁酸鹽快硬水泥。該快硬水泥的化學成份見表-1所示，基本物理性質見表-2所示。

表-1 水泥熟料的化學成份

表-2 水泥的物理性能

1.2.粗細集料

所用粗骨料為徐州本地產級配碎石，物理性質見表-3。

表-3碎石物理性能指標

細骨料為徐州本地產優質建筑中砂，物理性質見表-4。

表-4砂物理性能指標

1.3.固化劑

固化劑選取山東漢為環保科技有限公司生產的SV-01型離子類固化劑，該固化劑可以促進水泥的水合反應的速度和強度，使混凝土更加密實，從而具有較強的承載能力和防水抗凍融能力。固化劑物理性質見表-5。

表-5固化劑的基本物理性質

1.4.混凝土減水劑

混凝土減水劑采用上海麗瑞化工有限公司產的萘系黃色粉末狀高效減水劑，摻量為水泥質量的0.5%-1.5%，減水率為18~25%。

1.5.水

試驗拌合用水為徐州市自來水廠所供自來水。

2初步配合比設計

水泥混凝土配合比設計的目的，是將各項原材料合理配制，使混凝土能夠滿足強度、耐久性、和易性等技術要求，同時能夠節約水泥，降低成本，達到質量好且經濟的效果[1]。混凝土配合比設計參照JGJ55-2011《普通混凝土配合比設計規程》，一般步驟如下：

（2）確定水灰比：

（3）確定水泥和水的用量：

由于混凝土中加入減水劑，減水率取20%，則實際用水量為：

（3）確定砂用量和石子用量：

（5）確定減水劑用量和固化劑摻量：

減水劑用量為水泥質量的1%，即為4 kg/m3。根據廠家建議，SV-01型離子類固化劑摻量取水泥質量的5%，則用量為20 kg/m3。因此，快硬水泥混凝土的基礎配合比為快硬水泥400kg/m3,石子1288 kg/m3,砂子588 kg/m3，固化劑摻量20 kg/m3，減水劑用量6 kg/m3，水135 kg/m3。

3 確定最佳配合比

計算出快硬水泥混凝土基礎配合比后還需要對其進行校核，以確定使混凝土性能達到最好的最佳配合比和固化劑的最佳摻量。由于快硬水泥主要運用于搶修和急建工程，必須滿足對早期強度的要求，因此本文運用正交試驗方法[2]，以快硬水泥混凝土4h齡期的抗折強度作為試驗指標，對固化劑摻入快硬水泥混凝土性能進行試驗探究，分析配合比各成份因子對混凝土強度性能的影響，并按影響的程度排出各成份因子的主次順序，確定出最佳配合比和固化劑最佳摻量。

3.1.正交試驗方案設計

表-6因素水平表

表2 -7正交試驗方案

E2 A1B2C2D2 0.40 32 5 4 E3 A1B3C3D3 0.40 34 6 6 E4 A2B1C2D3 0.42 30 5 6 E5 A2B2C3D10.42 32 6 2 E6 A2B3C1D20.42 34 4 4 E7 A3B1C3D20.44 30 6 4 E8 A3B2C1D30.44 32 4 6 E9 A3B3C2D10.44 34 5 2

3.2.試驗方法

新型搶修材料混凝土強度試驗按照GB/T50081-2002《混凝土力學性能試驗方法標準》進行，采用萬能試驗機對混凝土4h齡期的抗折強度進行測定。混凝土抗折強度試件尺寸為100mm×100mm×400mm，按照正交試驗方案的要求制作9組試件，每組3塊作為平行試驗，在標準養護條件下養護到測試齡期，每組測定結果取3塊試件的平均值。

3.3.試驗結果與分析

各成份因素對4h齡期的快硬水泥混凝土抗折強度影響的試驗結果和數據處理結果見表2-8、表2-9。

表2 -8正交試驗結果

表2 -9 各成份因素對混凝土抗折強度影響

由試驗分析結果可知，各成份因素對快硬水泥混凝土抗折強度影響的重要性依次為：A>C>B>D，即水灰比對混凝土抗折強度影響最大，其次為固化劑摻量，可見固化劑摻入對新型材料混凝土強度能夠起到較為明顯的作用，再次是砂率，最后為減水劑用量。水灰比和固化劑摻量是影響快硬水泥混凝土早期抗折強度的主要因素，其中水灰比增大對混凝土抗折強度有不利影響，水灰比處于3水平時抗折強度下降較明顯；固化劑摻量并不是越大越好，而是有個最佳值，對于本試驗而言，固化劑處于2水平時效果最好；砂率和減水劑用量對混凝土抗折強度也有不同程度影響。根據快硬水泥混凝土正交試驗抗折強度數據，可以得出其最佳組合為A1B2C2D3，即固化劑摻入快硬水泥制備的混凝土最佳配合比則為快硬水泥400kg/m3,石子1303 kg/m3,砂子595 kg/m3，水128 kg/m3，固化劑摻量20 kg/m3，減水劑用量6 kg/m3。

4 結語

（1）水灰比對混凝土抗折強度影響最大，其次為固化劑摻量，可見固化劑摻入對新型材料混凝土強度能夠起到較為明顯的作用，固化劑摻量并不是越大越好，而是有個最佳值。

（2）固化劑摻入快硬水泥制備的混凝土其最佳組合為A1B2C2D3，即最佳配合比為快硬水泥400kg/m3,石子1303 kg/m3,砂子595 kg/m3，水128 kg/m3，固化劑摻量20 kg/m3，減水劑用量6 kg/m3。

[1]謝卓然，解松芳，阿里坦巴根那. 混凝土配合比優化設計的進展[J].內蒙古農業大學學報，2007，28（4）：234-237.

[2]王樹源，李晏，張毅科. 混凝土正交試驗結果極差分析與方差分析方法對比[J].建材發展導向，2016，14（12）：44-48.

[3]楊林虎，朱涵，王慶余. 路面橡膠集料混凝土抗折強度的試驗研究[J].工業建筑，2007，37（9）：97-112.

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