硫酸鈉和松香酸鈉與混凝土性能關(guān)系的試驗研究

朱逸飛，許翔宇，范金奎，閆行霈，潘昊哲

（江蘇大學(xué)京江學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

0 引言

本文在對國內(nèi)外混凝土早強劑和引氣劑研究現(xiàn)狀進行分析總結(jié)的基礎(chǔ)上，選擇早強劑硫酸鈉[1-2]和引氣劑松香酸鈉[3-4]，主要考慮其實用性和經(jīng)濟性。在實際工程施工過程中，混凝土需要較長一段時間凝結(jié)硬化才可以達(dá)到預(yù)期的強度，早強劑硫酸鈉可以加速混凝土早期強度的發(fā)展，減少混凝土凝結(jié)硬化的時間，在冬季施工、應(yīng)急搶險工程等方面具有重要作用。引氣劑松香酸鈉可以使混凝土在攪拌過程中引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡，這些微小氣泡的引入可以提高混凝土的和易性、抗凍性等，改善混凝土性能。

本試驗研究在C30 混凝土配合比的基礎(chǔ)上，以混凝土立方體抗壓強度作為主要控制指標(biāo)，坍落度為次要控制指標(biāo)，對比分析兩種外加劑在單摻或復(fù)合時與混凝土性能的關(guān)系，為類似實驗研究提供借鑒與參考。

1 試驗技術(shù)路線及結(jié)果分析

1.1 原材料

（1）水泥：32.5 普通硅酸鹽水泥。

（2）細(xì)骨料：ISO 標(biāo)準(zhǔn)砂，中砂，顆粒級配符合 2 區(qū)規(guī)定。

（3）粗骨料：本地產(chǎn)碎石，碎石粒徑0～40mm。

（4）水：潔凈自來水，符合規(guī)范要求。

（5）早強劑：硫酸鈉。

（6）引氣劑：松香酸鈉。

1.2 試驗方法

試驗選取早強劑硫酸鈉和引氣劑松香酸鈉兩種外加劑作為研究對象，外加劑摻量百分比為外加劑質(zhì)量占水泥質(zhì)量的百分比。在C30 混凝土配合比的基礎(chǔ)上，分別測定在不同摻量（0%，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%）硫酸鈉的情況下，混凝土坍落度以及混凝土立方體3d、7d、28d 的抗壓強度，由實驗數(shù)據(jù)確定硫酸鈉單摻時的最佳摻量。在此基礎(chǔ)上，選取最佳摻量的硫酸鈉與不同摻量（0.01%，0.02%，0.03%）的松香酸鈉復(fù)合時，混凝土坍落度以及混凝土立方體3d、7d、28d 的抗壓強度。鑒于混凝土和易性由保水性、粘聚性和流動性綜合評價，其中保水性和粘聚性無法定量描述，試驗過程中，混凝土水分流失較少，混凝土整體固實，證明試驗過程中所有混凝土的保水性和粘聚性均為良好，故本實驗以流動性（坍落度）作為和易性體現(xiàn)的主要因素。

試驗過程中，控制混凝土坍落度在10~30mm，采用人工拌和的方法，拌和時間從加水時算起，符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。每組試件所用的混凝土拌合物由同一次拌和成的拌和物中取出，拌和物裝入試模，用振動臺振實?；炷猎嚰尚秃罅⒓词褂脻癫几采w表面，以防止水分蒸發(fā)，靜置兩晝夜，拆模編號，隨后放進水養(yǎng)護箱，養(yǎng)護至齡期。試件尺寸為 150mm×150mm×150mm，3d、7d、28d 抗壓強度測定時，每組各測定3 個試塊。在進行硫酸鈉和松香酸鈉復(fù)合的實驗中，由于硫酸鈉在常溫下溶解度較低[5]，不能完全融入引氣劑松香酸鈉中，故采取單獨摻加的方法。

1.3 試驗結(jié)果分析

1.3.1 早強劑硫酸鈉對混凝土性能的影響

早強劑硫酸鈉對混凝土抗壓強度的影響如表1 所示，不同齡期條件下不同摻量硫酸鈉對混凝土抗壓強度如圖1 所示，早強劑硫酸鈉對混凝土坍落度的影響如表2 所示。

表1 不同摻量硫酸鈉對混凝土抗壓強度的影響

圖1 不同齡期條件下不同摻量硫酸鈉的C30 混凝土抗壓強度

表2 不同摻量硫酸鈉對混凝土坍落度的影響

由表1 可以看出，隨著齡期的增長，混凝土抗壓強度均不斷提高；硫酸鈉不同摻量下的混凝土相比較于不摻外加劑的混凝土，混凝土3d、7d 的抗壓強度均有所提高，且大致隨著硫酸鈉摻量的增加而提高，而混凝土28d 抗壓強度均有所降低；其中，混凝土3d 抗壓強度在2.0%的摻量時最大，混凝土7d 抗壓強度在1.0%的摻量時最大，混凝土28d 抗壓強度在1.5%的摻量時最小。

由圖1 可以看出，混凝土在養(yǎng)護3d 后的抗壓強度中，隨著硫酸鈉含量的增加混凝土強度大體呈上升趨勢，只有當(dāng)硫酸鈉摻量為1.5%時，強度才有所降低；混凝土在養(yǎng)護7d 后的抗壓強度中，摻量從0.0%增加到1.0%時，抗壓強度不斷提高，當(dāng)摻量增加到1.5%時，抗壓強度降低明顯，摻量增加到2.0%時，抗壓強度又略有提高；混凝土在養(yǎng)護28d 后的抗壓強度中，除去硫酸鈉摻量為1.5%時的強度，混凝土抗壓強度整體隨著摻量的增加而降低，當(dāng)摻量為1.5%時，混凝土28d 抗壓強度最小。

由表2 可以看出，隨著硫酸鈉摻量的不斷增加，混凝土坍落度不斷降低。當(dāng)摻量為2.0%時，混凝土坍落度達(dá)到最低點。

綜上所述，早強劑硫酸鈉的摻入可以提高混凝土早期的抗壓強度，改變混凝土的流動性，降低混凝土的和易性。

1.3.2 早強劑硫酸鈉與引氣劑松香酸鈉復(fù)合對混凝土性能的影響

通過對第一批試驗早強劑硫酸鈉單摻下與混凝土性能關(guān)系的研究，取早強劑硫酸鈉最佳摻量1.0%，將此摻量（1.0%）下的硫酸鈉與不同摻量（0.01%、0.02%、0.03%）的引氣劑松香酸鈉復(fù)合。

早強劑硫酸鈉1.0%摻量與不同摻量的引氣劑松香酸鈉復(fù)合對混凝土抗壓強度的影響如表3 所示，不同齡期條件下不同摻量松香酸鈉的C30 混凝土抗壓強度變化如圖2 所示，早強劑硫酸鈉1.0%摻量與不同摻量（0.01%、0.02%、0.03%）引氣劑松香酸鈉復(fù)合對混凝土坍落度的影響如表4 所示。

由表3 和圖2 可以看出，隨著齡期的增長，混凝土抗壓強度均不斷提高；松香酸鈉的摻入，使得各齡期混凝土抗壓強度均有所降低。剛加入0.01%松香酸鈉時，混凝土3d、7d 抗壓強度降低較為明顯；隨著引氣劑松香酸鈉摻量的不斷增加，混凝土3d、7d 的抗壓強度呈下降趨勢，而28d 混凝土的抗壓強度變化并不明顯。

圖2 不同齡期條件下不同摻量松香酸鈉的C30 混凝土抗壓強度

表3 最佳摻量硫酸鈉與不同摻量松香酸鈉復(fù)合對混凝土抗壓強度的影響

由表4 可以看出，隨著引氣劑松香酸鈉摻量的不斷增加，混凝土坍落度有所降低，但變化不明顯。

表4 最佳摻量硫酸鈉與不同摻量松香酸鈉復(fù)合對混凝土坍落度的影響

綜上所述，引氣劑松香酸鈉與早強劑硫酸鈉的復(fù)合會降低混凝土的抗壓強度，但是對于混凝土和易性的影響不明顯。

2 結(jié)語

本文研究的主要是硫酸鈉和松香酸鈉與混凝土性能關(guān)系。通過對試驗結(jié)果的對比分析，本試驗研究主要得出以下結(jié)論。

（1）隨著齡期的增長，混凝土抗壓強度不斷提高。

（2）早強劑硫酸鈉會提高混凝土早期抗壓強度，降低混凝土后期抗壓強度。早強劑硫酸鈉的加入，使得混凝土早期抗壓強度均有所提高，后期抗壓強度均有所降低。在本試驗配合比下，混凝土早期抗壓強度大致隨硫酸鈉摻量的增加而提高，后期抗壓強度大致隨硫酸鈉摻量的增加而降低。混凝土3d 抗壓強度在2.0%的摻量時最大，混凝土7d 抗壓強度在1.0%的摻量時最大，混凝土28d 抗壓強度在1.5%的摻量時最小。

（3）早強劑硫酸鈉的加入，會削弱混凝土的工作性能。隨著早強劑硫酸鈉摻量的不斷增加，混凝土坍落度不斷降低，且當(dāng)硫酸鈉摻量為2.0%時，混凝土坍落度最小。

（4）早強劑硫酸鈉摻量為1.0%時，引氣劑松香酸鈉的加入，會使混凝土全齡期抗壓強度降低，對早期抗壓強度影響最為明顯。在本試驗配合比下，混凝土全齡期抗壓強度隨引氣劑松香酸鈉摻量的增加而不斷降低。

（5）在本試驗配合比下，早強劑硫酸鈉摻量為1.0%時，引氣劑松香酸鈉的加入，使混凝土坍落度略有降低，變化不明顯。

本試驗存在一定的不可控因素，本文結(jié)論對于混凝土前期強度要求高，和易性有一定要求的工程具有一定的指導(dǎo)意義。早期強度的提高，有利于提高混凝土質(zhì)量，增加模板周轉(zhuǎn)使用率等，符合經(jīng)濟性原則。