聚羧酸減水劑對混凝土抗壓強度的影響分析

秦磊(重慶建研科之杰新材料有限公司，重慶 402761)

0 引言

聚羧酸共聚物側鏈結構對水泥水化及硬化 過程的影響提出以聚乙二醇系列、丙烯酸、順酐、丙烯酸羥乙酯為原料合成聚羧酸減水劑，通過聚羧酸共聚物側鏈長度對水泥分散性能和水化過程，測試分析聚羧酸減水劑對混凝土強度的影響。

1 試驗規劃

研究中使用四種不同水灰比(W/C)、并以四種不同聚羧酸減水劑摻量與配比設計調配后再以重量法利用正交試驗法試拌，而以重量模試制作各種不同組成的混凝土試體，并測定3、7、14 與 28 齡期(d)的抗壓強度，上述的不同組成混凝土配比的設計規劃[1]。

1.1 試體規劃

本研究針對所規劃的聚羧酸混凝土進行力學試驗，所制作的混凝土試體的規格在抗壓測試的尺寸為Φ 10 cm×20 cm，而劈裂測試的試體大小為Φ 10 cm×20 cm。四種水灰比(W/C)混凝土，具四種不同聚羧酸減水劑摻量以及四種不同纖維摻量，共計制作 1 536 個抗壓及劈裂試體。在試體進行抗壓及劈裂測試的同時，亦以同批試體采樣進行微結構觀察分析，最后將力學測試與微結構分析的各結果相互印證。

1.2 試體制作程序

本試驗的混凝土圓柱試體采用萬能科技大學營建科技系材料試驗室進行試拌、灌制，制作過程系由混凝土配比設計的重量法求得各材料重量[2]，再以正交試驗表和混凝土強度試驗配方，進行試拌測混凝土單位重、含量及試體制作。

2 試驗步驟

2.1 混凝土強度測試

將摻聚丙烯纖維與減水劑及水灰比按規范設計配比制成混凝土試體[3]，制作Φ 10 cm×20 cm 高圓柱試體，置于飽和石灰水中養護，待 3、7、14 及 28 天養齡期，進行力學行為測試。

2.2 聚羧酸系高效能混凝土抗壓試驗

聚羧酸系高效能混凝土，試體尺寸Ф 10 cm×20 cm 高圓柱試體，置于常溫飽和石灰水中養護，待 3、7、14、及 28 天等齡期，進行抗壓強度試驗。

3 結果

結果所示，抗壓強度 3 天級差分析大小順序為減水劑摻量，水灰比、膠砂比、聚丙烯摻量、減水劑品種、摻入試、攪拌時間；故摻入減水劑后，對混凝土試體 3 天抗壓強度影響的次序也為：減水劑摻量＞水灰比＞膠砂比＞聚丙烯摻量＞減水劑品種＞摻入方式＞攪拌時間。

劈裂強度 3 天級差分析依序為水灰比、減水劑摻量、膠砂比、聚丙烯摻量、摻入方式減水劑品種、攪拌時間；故摻入減水劑后，對混凝土試體 3 天劈裂強度影響的大小依序為：水灰比＞減水劑摻量＞膠砂比＞聚丙烯摻量＞摻入方式＞減水劑品種＞攪拌時間。

抗彎強度 3 天級差分析順序由大到小為聚丙烯摻量減水劑摻量、膠砂比、攪拌時間、水灰比、減水劑品種、摻入方式；故摻入減水劑后，對混凝土試體 3 天抗彎強度影響的大到小順序為聚丙烯摻量＞減水劑摻量＞膠砂比＞攪拌時間＞水灰比＞減水劑品種＞摻入方式。

抗壓強度 7 天級差分析大小依序為膠砂比、聚丙烯摻量、減水劑摻量，水灰比、攪拌時間、摻入方式、減水劑品種；故摻入減水劑后，對混凝土試體 7 天抗壓強度影響的次序也為：膠砂比＞聚丙烯摻量＞減水劑摻量＞水灰比＞攪拌時間＞摻入方式＞減水劑品種。劈裂強度為減水劑摻量、水灰比、膠砂比、聚丙烯摻量、減水劑品種、攪拌時間、摻入方式；故摻入減水劑后，對混凝土試體 7 天劈裂強度影響的大小依序為：減水劑摻量＞水灰比＞膠砂比＞聚丙烯摻量＞減水劑品種＞攪拌時間＞摻入方式。抗彎強度為聚丙烯摻量、減水劑品種、水灰比、膠砂比、減水劑品種、攪拌時間、摻入方式；故摻入減水劑后，對混凝土試體 7 天抗彎強度影響的大到小順序為聚丙烯摻量＞減水劑品種＞水灰比＞膠砂比＞減水劑品種＞攪拌時間＞摻入方式。

混凝土試體 14 天抗壓、劈裂及抗彎強度級差分析大小依序為抗壓強度、聚丙烯摻量、膠砂比、減水劑摻量、水灰比、攪拌時間、減水劑品種、摻入方式；故摻入減水劑后，對混凝土試體 14 天抗壓、劈裂及抗彎強度影響的大小依序為抗壓強度＞聚丙烯摻量＞ 膠砂比＞減水劑摻量＞水灰比＞攪拌時間＞減水劑品種＞摻入方式。劈裂強度級差分析由大到小為水灰比、減水劑摻量、聚丙烯摻量、膠砂比、減水劑品種、摻入方式、攪拌時間；故摻入減水劑后，對混凝土試體 14 天劈裂強度影響的大小依序為水灰比＞減水劑摻量＞聚丙烯摻量＞膠砂比＞減水劑品種＞摻入方式＞ 攪拌時間。

抗彎強度級差分析大小依序為減水劑摻量、聚丙烯摻量、水灰比、膠砂比、攪拌時間、摻入方式、減水劑品種；故摻入減水劑后，對混凝土試體 14 天抗彎強度影響的大小依序為減水劑摻量＞聚丙烯摻量＞水灰比＞膠砂比＞攪拌時間＞摻入方式＞減水劑品種。表1 所示。混凝土試體 28 天抗壓、劈裂及抗彎強度級差分析由大到小依序抗壓強度為聚丙烯摻量、減水劑摻量、膠砂比、水灰比、減水劑品種、攪拌時間、摻入方式；故摻入減水劑后，對混凝土試體28 天抗壓、劈裂及抗彎強度影響的大小依序為聚丙烯摻量＞減水劑摻量＞膠砂比＞水灰比＞減水劑品種＞攪拌時間＞摻入方式。

表1 混凝土試體28天抗壓、劈裂、抗彎強度的極差分析

劈裂強度級差分析大小次序為膠砂比、減水劑摻量、聚丙烯摻量、水灰比、摻入方式、攪拌時間、減水劑品種； 故摻入減水劑后，對混凝土試體 28 天劈裂強度影響的大小依序為膠砂比＞減水劑摻量＞聚丙烯摻量＞水灰比＞摻入方式＞攪拌時間＞減水劑品種。

抗彎強度28 天級差分析由大到小的順序依次為聚丙烯摻量、減水劑摻量、膠砂比、攪拌時間、減水劑品種、摻入方式；故摻入減水劑后，對混凝土試體 28 天抗彎強度影響的大小依序為聚丙烯摻量＞減水劑摻量＞膠砂比＞攪拌時間＞減水劑品種＞摻入方式。

4 結語

(1)摻入減水劑聚丙烯纖維混凝土對試體 3 天抗壓強度的影響為減水劑摻量＞水灰比＞膠砂比＞聚丙烯纖維摻量＞減水劑品種＞摻入方式＞攪拌時間。

(2)由正交試驗法數據分析結果獲得，聚丙烯纖維混凝土試體較佳配比為 0.15% 聚丙烯纖維摻量、0.5%減水劑摻量、0.62 水灰比、1∶1.8 膠砂比、50 減水劑品種、9 分鐘拌合時間、及同摻摻入方式。

(3)由SEM 分析得知，聚丙烯纖維混凝土較佳配比試體中C-S-H 膠凝體含量較多，孔隙尺寸和孔隙率均較小，因而混凝土試體早期強度低于正交試驗表中強度最高者。