复合外加剂对自密实混凝土性能的影响研究

彭孟啟 曾毅 李正茂 孙国彬

（深圳市为海建材有限公司，广东 深圳 518114）

水泥混凝土在我国基础建设中发挥着重要的作用，近年来，混凝土技术也得到快速的发展，人们对混凝土的性能要求也越来越高。自密实混凝土具有良好的施工性能而受到施工单位的青睐[1-3]。但自密实混凝土有胶凝材料种类多、用量大、自密实等特点，对外加剂性能的要求也比普通混凝土更加苛刻。因此，如何选择性能良好的外加剂，受到众多学者的关注[4-5]。本文通过正交试验研究了四种巴斯夫外加剂组分对自密实混凝土性能的影响，优化各组分外加剂掺量，获得相容性良好的外加剂。

2 试验原材料与试验方案

2.1 试验原材料

1）水泥：海螺P·Ⅱ52.5水泥。3d抗折强度6.3MPa，抗压强度 34.3MPa；28d 抗折强度 8.5MPa，抗压强度59.6MPa。

2）细骨料：中砂，细度模数2.7，含泥量0.9%。

3）粗骨料：筛分洗净，级配5mm-10mm、10mm-20mm。

4）矿物掺合料：粉煤灰Ⅱ级，细度11.3%，含水率0.6%；矿粉S95，28d活性指数≥95%。

5）外加剂：巴斯夫聚羧酸减水剂，改善流动度组分410、保坍组分412、减水组分415、降粘组分416，固含量分别为56%、50%、44%、56%。

6）水：自来水，符合JGJ 63-2006《混凝土用水标准》要求。

2.2 试验方案

选取表1为自密实混凝土的基准配合比，目标扩展度按（600±50）mm控制。采用正交设计方法，选择四个正交因素：改善流动度组分410掺量、保坍组分412掺量、减水组分415掺量、降粘组分416掺量，每个因素选择四个水平，选择L16（45）正交表进行试验，其表头如表2所示。

表1 自密实混凝土基准配合比（kg/m3）

表2 因素水平表

3 试验结果与分析讨论

3.1 试验结果

试验结果如下表所示。

3.2 各组分掺量对用水量的影响

图1 各组分掺量与用水量的关系

根据表3的试验结果，绘制出各外加剂组分掺量与混凝土用水量的关系如图1，从图中可以看出，改善流动度组分410、减水组分415、降粘组分416三个组分外加剂随着掺量增加，减水效果明显，而保坍组分412在掺量为0.05%出现极小值。

表3 试验结果

3.3 各组分掺量对抗压强度的影响

采用极差和方差分析各因素对混凝土7d、28d抗压强度的影响，结果如表4、表5所示。

从表3和表4可以看出，各组分按掺量对混凝土抗压强度影响的大小排列，顺序为：415掺量＞410掺量＞416掺量＞412掺量，组分415和组分410的掺量对混凝土的抗压强度影响比较显著，外加剂整体优化方案为：415（0.2%）、410（0.2%）、412（0.05%）、416（0.15%）。

3.4 胶水比与28d抗压强度的关系

图2 混凝土胶水比与28d抗压强度的关系

依据试验结果，绘制混凝土胶水比与28d抗压强度的关系如图2所示。从图中可以看出，混凝土胶水比与28d抗压强度成正比例关系。这表明，胶凝材料总量不变时，合理复配各组分外加剂，尽可能减少混凝土用水量，可最大限度的提高混凝土抗压强度，提高单位用量胶凝材料的强度贡献。

表4 抗压强度极差分析结果

表5 抗压强度方差分析结果

3.5 用水量与T50的关系

图3 混凝土用水量与倒桶时间的关系

依据试验结果，绘制混凝土用水量与T50的关系如图3所示。从图中可以看出，胶凝材料总量不变时，混凝土用水量越小，T50越长，在混凝土用水量小于160kg/m3（水胶比小于0.33）时，T50随混凝土用水量的减小增幅加大，混凝土静置一段时间后易出现“抓底”现象。这主要是由于水胶较小，混凝土中颗粒之间的水膜层厚度减小，导致混凝土粘度增大。

4 结论

1）配合比不变情况下，设定目标工作性能，四种外加剂掺量的优化方案为：415（0.2%）410（0.2%）412（0.05%）416（0.15%），其中415掺量和410掺量对混凝土的抗压强度影响比较显著。

2）四种巴斯夫外加剂复配对混凝土的含水量影响较小，引气作用较小。

3）混凝土胶水比与28d抗压强度成正比例关系，合理的复配各组分外加剂，可最合理的发挥单位胶凝材料对抗压强度的贡献值。