硫酸鈉和松香酸鈉與混凝土性能關系的試驗研究

朱逸飛，許翔宇，范金奎，閆行霈，潘昊哲

（江蘇大學京江學院，江蘇 鎮江 212000）

0 引言

本文在對國內外混凝土早強劑和引氣劑研究現狀進行分析總結的基礎上，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硬化才可以達到預期的強度，早強劑硫酸鈉可以加速混凝土早期強度的發展，減少混凝土凝結硬化的時間，在冬季施工、應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上，以混凝土立方體抗壓強度作為主要控制指標，坍落度為次要控制指標，對比分析兩種外加劑在單摻或復合時與混凝土性能的關系，為類似實驗研究提供借鑒與參考。

1 試驗技術路線及結果分析

1.1 原材料

（1）水泥：32.5 普通硅酸鹽水泥。

（2）細骨料：ISO 標準砂，中砂，顆粒級配符合 2 區規定。

（3）粗骨料：本地產碎石，碎石粒徑0～40mm。

（4）水：潔凈自來水，符合規范要求。

（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量占水泥質量的百分比。在C30 混凝土配合比的基礎上，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，由實驗數據確定硫酸鈉單摻時的最佳摻量。在此基礎上，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，符合標準規定。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。混凝土試件成型后立即使用濕布覆蓋表面，以防止水分蒸發，靜置兩晝夜，拆模編號，隨后放進水養護箱，養護至齡期。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，只有當硫酸鈉摻量為1.5%時，強度才有所降低；混凝土在養護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。當摻量為2.0%時，混凝土坍落度達到最低點。

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 結語

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

（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意義。早期強度的提高，有利于提高混凝土質量，增加模板周轉使用率等，符合經濟性原則。