聚羧酸系高效減水劑是新一代高性能減水劑，相比萘系減水劑，其減水率高、保坍性能好、低收縮，唯一的缺點(diǎn)就是成本較高，目前大規(guī)模的應(yīng)該主要集中在混凝土品質(zhì)要求較高的工程，其中有上海磁懸浮軌道梁、東海大橋、三峽部分項(xiàng)目、蘇通大橋等。在我國，聚羧酸減水劑才剛剛起步，較先進(jìn)國家有相當(dāng)差距，本通過聚羧酸與多種早強(qiáng)和緩凝組分進(jìn)行復(fù)配，希望通過實(shí)驗(yàn)來解決聚羧酸的保坍增強(qiáng)性能。

1 設(shè)計(jì)

1.1 原材料

化學(xué)試劑：聚羧酸高效減水劑(8H)、六偏磷酸鈉、三乙醇胺、硫氰酸鈉、甲酸、甲酸鈉

基本原材料：PO42.5水泥、人工黑砂、礦粉、粉煤灰。

1.2 正交表

本次選取了四種早強(qiáng)劑，并且每種早強(qiáng)劑都有5個不同的摻量，因此我們用采用正交，這樣不僅方便而且更加可能設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的試驗(yàn)配比。查正交表，可得5因素5水平的表，本次是是4種早強(qiáng)劑5個不同摻量，也就是4因素5水平，可以參照5因素5水平的表，配比方案如表1所示。

選取聚羧酸和六偏磷酸鈉與上表中的早強(qiáng)劑復(fù)配成混合早強(qiáng)劑，并將混合早強(qiáng)劑摻入水泥砂漿進(jìn)行。

1.3 試驗(yàn)內(nèi)容

1.3.1混合早強(qiáng)劑對摻聚羧酸和緩凝劑的水泥凈漿的流動度的影響

配置摻聚羧酸和六偏磷酸鈉的水泥凈漿溶液，測得其流動度為220mm時的用水量做為基準(zhǔn)，再以此用水量為基準(zhǔn)摻入復(fù)配減水劑，測定其坍落度損失，實(shí)驗(yàn)方法與步驟參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T8077-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性方法》。

1.3.2混合早強(qiáng)劑對摻聚羧酸和緩凝劑的水泥凈漿的凝結(jié)時間的影響

本首先參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T8077-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性方法》確定標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，然后繼續(xù)參照此標(biāo)準(zhǔn)測得水泥凈漿的凝結(jié)時間。

1.3.3混合早強(qiáng)劑對摻聚羧酸和緩凝劑的水泥砂漿3天和7天強(qiáng)度的影響

本的方法和步驟參照標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T17671—1999《水泥膠砂檢驗(yàn)方法(ISO法)》。本次我們選用的是人工黑砂，并且以黑砂：水泥=700：2100的配比來做水泥砂漿試塊。

2 方法、結(jié)果及分析

水泥砂漿和水泥凈漿的基本數(shù)據(jù)如表2。

2.1混合早強(qiáng)劑對摻聚羧酸和緩凝劑的水泥凈漿的流動度的影響

摻混合早強(qiáng)劑的水泥凈漿的流動度損失如表3所示。

本次也盡可能的選取流動度損失較小的早強(qiáng)劑，因此選取早強(qiáng)劑的時候流動度損失越小越好。因子影響指標(biāo)的主次順序從△R值中可以看出：(主)三乙醇胺→硫氰酸鈉→甲酸鈉→甲酸 (次)，并且從表3中可以看出最優(yōu)方案是A₃B₄C₁D₂。

三乙醇胺的摻入，當(dāng)其摻量較低時，促進(jìn)硅酸三鈣的水化，使得流動度下降，從而流動度損失較大。甲酸呈酸性，在堿性溶液中能與氫氧化鈣反應(yīng)，促進(jìn)C₂S、C₃S的水化，從而促進(jìn)鈣礬石的產(chǎn)生，加快了水泥砂漿的凝結(jié)，從而流動度損失隨著甲酸的摻量的增加而增加^【1】。

2.2混合早強(qiáng)劑對摻聚羧酸和緩凝劑的水泥凈漿的凝結(jié)時間的影響

摻混合早強(qiáng)劑的水泥凈漿凝結(jié)時間如表4所示。

對水泥凈漿的初凝時間進(jìn)行正交分析，如表5。

選取早強(qiáng)劑時，對于初凝時間應(yīng)越長越好，從表5可以看出，因子影響指標(biāo)的主次順序從△R值中可以看出：(主)甲酸→甲酸鈉→硫氰酸鈉→三乙醇胺(次)，并且得出最優(yōu)方案是A₁B₃C₄D₄。

對水泥凈漿的終凝時間進(jìn)行正交分析見表6。

選取綜合早強(qiáng)劑時，終凝時間應(yīng)該越短越好，從表6以看出，因子影響指標(biāo)的主次順序從△R值中可以看出：(主)甲酸→硫氰酸鈉→三乙醇胺→甲酸鈉 (次)，并且得出最優(yōu)方案是A₄B₅C₁D₂。

綜合上述，我們對復(fù)合早強(qiáng)劑的凝結(jié)時間要求是初凝時間越長，并且和終凝時間間隔越小越好，對水泥凈漿初凝和終凝時間進(jìn)行對比，得出最方案為A₁B₄C₃D₄。

2.3混合早強(qiáng)劑.摻聚羧酸和緩凝劑的水泥砂漿3天和7天強(qiáng)度的影響

摻混合早強(qiáng)劑的水泥砂漿試塊的強(qiáng)度如表7。

對水泥砂漿試塊3d抗壓強(qiáng)度正交分析見表8。

對于綜合早強(qiáng)劑，要求抗壓強(qiáng)度越高越好。因子影響指標(biāo)的主次順序從△R值中可以看出：(主)甲酸→三乙醇胺→硫氰酸鈉→甲酸鈉(次)，并且從表8可以看出最優(yōu)方案是A₁B₅C₁D₁。

表9摻混合減水劑的水泥砂漿試塊3天的抗折強(qiáng)度。

對于綜合早強(qiáng)劑，要求抗折強(qiáng)度越高越好。因子影響指標(biāo)的主次順序從△R值中可以看出：(主)甲酸→三乙醇胺→硫氰酸鈉→甲酸鈉(次)，并且從表9可以看出最優(yōu)方案是A₁B₅C₁D₂。

通過觀察表8與表9，發(fā)現(xiàn)混合減水劑的摻入對水泥砂漿試塊的抗壓和抗折強(qiáng)度都有一定程度上的提高，在實(shí)際運(yùn)用中主要考慮的是抗壓強(qiáng)度^【2】，所以由3天的數(shù)據(jù)得出的方案是A₁B₅C₁D₁。

對水泥砂漿試塊7抗壓強(qiáng)度正交分析見表10。

對于綜合早強(qiáng)劑，要求抗壓強(qiáng)度越高越好。因子影響指標(biāo)的主次順序從△R值中可以看出：(主)甲酸→甲酸鈉→三乙醇胺→硫氰酸鈉 (次)，并且從表10以看出最優(yōu)方案是A₃B₃C₄D_5.

表11混合早強(qiáng)劑的水泥砂漿試塊7天的抗折強(qiáng)度。

對于綜合早強(qiáng)劑，我們要求抗折強(qiáng)度越高越好。因子影響指標(biāo)的主次順序從△R值中可以看出：(主)三乙醇胺→硫氰酸鈉→甲酸鈉→甲酸 (次)，并且從表7中可以看出最優(yōu)方案是A₃B₁C₂D₃。

通過觀察表10和表11可以發(fā)現(xiàn)，由于混合減水劑的摻入，使得水泥砂漿試塊的抗壓強(qiáng)度有了顯著的提高，抗折強(qiáng)度也有一定的提高，選取早強(qiáng)劑時，應(yīng)優(yōu)先選取抗壓強(qiáng)度較高的，其實(shí)考慮抗折強(qiáng)度，最后綜合評定的方案是A₃B₃C₄D₅。

三乙醇胺做為早強(qiáng)劑，這是因?yàn)槿掖及贩肿又泻?/span>N元素，含有未共用電子對，很容易以配價鍵同其他離子形成絡(luò)離子，是一種較好的絡(luò)合物。在堿性溶液中，它容易與鐵離子、錳離子、鋁離子等形成比較穩(wěn)定得絡(luò)離子，并且三乙醇胺能與水泥的水化產(chǎn)物形成復(fù)雜化合物，加速鋁酸三鈣與石膏形成鈣礬石^【3】。

甲酸、甲酸鈉做為早強(qiáng)劑，是因?yàn)樵趬A性溶液中與氫氧化鈣反應(yīng)，促進(jìn)了硅酸三鈣和硅酸二鈣的水化，加快了鈣礬石的產(chǎn)生，從而提高了使得早期強(qiáng)度提高^【4】。

本次主要考慮的是水泥砂漿試塊的七天抗壓強(qiáng)度，因此根據(jù)上面的表格確定的摻量為A₃B₃C₄D₅。

3 結(jié)論

3.1 摻入0.6%甲酸、0.8%甲酸鈉、0.05%三乙醇胺、0.03%硫氰酸鈉時，水泥凈漿的流動度損失較小。

3.2 摻入0.2%甲酸、0.8%甲酸鈉、0.15%三乙醇胺、0.04%硫氰酸鈉時，水泥凈漿的凝結(jié)時間較好。

3.3 摻入0.6%甲酸、0.6%甲酸鈉、0.2%三乙醇胺、0.06%硫氰酸鈉時，水泥砂漿具有較高的強(qiáng)度。

3.4 綜上，選取0.4%的甲酸、0.8%的甲酸鈉、0.15%的三乙醇胺和0.05%的硫氰酸鈉最為復(fù)合早強(qiáng)劑與聚羧酸和六偏磷酸鈉復(fù)配時，水泥砂漿和水泥凈漿具有優(yōu)異的性能。