减水剂品种对C50混凝土力学性能的影响

刘雨

[摘要] 研究了减水剂品种（聚羧酸类和萘系类）和不同功能组分对混凝土弹性模量和泊松比的影响。研究结果表明：（1）掺有萘系类减水剂的混凝土弹性模量值和泊松比均低于掺有聚羧酸类减水剂的混凝土弹性模量和泊松比；（2）复掺缓凝组分的混凝土弹性模量值和泊松比也均低于复掺引气成分的混凝土弹性模量和泊松比。

[关键词] 混凝土；减水剂；弹性模量；泊松比

[中图分类号] TU528.042.2 [文献标志码] A[文章编号] 2095-4085（2012）-06-0100-02

众所周知，作为混凝土六大组分之一的减水剂可大幅度改善混凝土性能。但由于掺入的减水剂种类、品种以及功能成分不同，使得它们对混凝土性能的影响也不尽相同，因此非常有必要研究其品种和功能组分对硬化混凝土力学性能的影响，以期对后续研究应用工作有所裨益。

1 试验概况

1.1 原材料

水泥：采用PI.52.5水泥，水泥的主要性能见表1。

粉煤灰：选用南京热电厂I级粉煤灰，其主要性能指标如表2所示。

磨细矿渣微粉：密度为2.92g/cm3，碱含量为0.73，比表面积为435m2/kg。

砂：正定河砂，细度模数为2.5，堆积密度为1360kg/m3，表观密度2610kg/m3。

石灰岩碎石，粒径范围为5～16 mm和16～25 mm，5～16 mm粒径的石灰岩碎石的泥含量和泥块含量分别为0.4%和0.3%，16～25mm粒径的石灰岩碎石的泥含量和泥块含量分别为0.5%和0.2%，配制混凝土时两者比例按3：7掺加。

外加剂：采用Sika公司三种不同的聚羧酸减水剂，编号J1、J2、J3，J1是丙烯酸类的且有早强作用，J2是马来酸类的，J3是丙烯酸类的；一种萘系减水剂，编号N1；两种功能组分，缓凝和引气组分编号为H、Y，试验中均与J3复掺。

1.2 混凝土配合比设计

设计混凝土强度等级为C50。考虑到本研究重点，混凝土设计共分6组，为了具有对比性，应使添加不同种类的外加剂混凝土达到相近的流动性，同时固定粉煤灰掺量和矿粉掺量。经过多次试配，最终确定的混凝土配合比结果如表3所示。

1.3 试验方法

弹性模量试验依照《GB/T 50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准》[2]，每个混凝土配合比成型尺寸为100mm×100mm×300mm的三个试件，置于恒温恒湿室（20℃，60%RH）进行养护，使用千分表测量不同龄期的弹性模量。泊松比试验方法参照《GB/T 7897.7-1990钢丝网水泥用砂浆力学性能试验方法》[3]，相同条件下，在每个试件的相对两个侧面中线的中点位置粘贴纵向电阻应变片，上方粘贴横向电阻应变片，应变采用静态电阻应变仪测量。

2 试验结果与分析

图1和图2分别是混凝土弹性模量和泊松比随时间发展的曲线。

由图1可以看出，混凝土的弹性模量在前期增长较快，28天后趋于稳定，掺加不同减水剂的C50混凝土28d弹性模量在30～39GPa之间。单掺J1的混凝土早期弹性模量发展比单掺J2、J3的要快，这可能J1有一定的早强作用所致。单掺萘系减水剂的混凝土弹性模量随时间发展变化规律与单掺聚羧酸减水剂的比较接近，但弹性模量值略小，可能是由于聚羧酸减水剂的加入使水泥分散效果要好于萘系减水剂对水泥的分散效果，使掺加聚羧酸减水剂的混凝土中水泥颗粒水化程度要好于掺加萘系减水剂的混凝土，从而使得掺加聚羧酸减水剂的混凝土结构更加密实，强度更高，使得表现出来的弹性模量值要高于掺加萘系减水剂的混凝土弹性模量。另外，通过图1可看出，添加缓凝组分的减水剂可以减缓水化反应过程，使混凝土的早期弹性模量明显低于其他各组，后期弹性模量与其他各组相近。而引气组分的加入使混凝土的弹性模量略有降低，但差别不大。由图2可以看出，掺加不同减水剂品种的C50混凝土的泊松比随时间的发展变化不大，大约在0.17～0.20范围内。同时也可看出，掺有萘系类的混凝土泊松比要低于掺有聚羧酸类的混凝土泊松比，掺有缓凝成分的聚羧酸类混凝土泊松比同样要低于掺有引气成分的聚羧酸类混凝土泊松比。

3 结论

本文中研究了减水剂品种（聚羧酸、萘系减水剂）及功能组分对混凝土弹性模量和泊松比的影响，主要结论如下：

（1）单掺聚羧酸减水剂的混凝土比单掺萘系减水剂的混凝土弹性模量略高，泊松比较大，孔隙率较低而结构相对密实。

（2）复掺缓凝组分可以减慢水泥早期水化反应速率，使混凝土早期弹性模量较低，泊松比较小；而复掺引气成分的混凝土弹性模量较高，泊松比较大。

参考文献

[1] 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准[S]. GB-T 50082-2009.

[2] 普通混凝土力学性能试验方法标准[S] .GB/T 50081-2002.

[3] 钢丝网水泥用砂浆力学性能试验方法[S] .GB/T 7897.7-1990.