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，唯一的缺點就是成本較高，目前大規模的應該主要集中在混凝土品質要求較高的工程，其中有上海磁懸浮軌道梁、東海大橋、三峽部分項目、蘇通大橋等。在我國，聚羧酸減水劑才剛剛起步，較先進國家有相當差距，本通過聚羧酸與多種早強和緩凝組分進行復配，希望通過實驗來解決聚羧酸的保坍增強性能。

1 設計

1.1 原材料

化學試劑：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劑，并且每種早強劑都有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計出優秀的試驗配比。查正交表，可得5因素5水平的表，本次是是4種早強劑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劑復配成混合早強劑，并將混合早強劑摻入水泥砂漿進行。

1.3 試驗內容

1.3.1混合早強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，再以此用水量為基準摻入復配減水劑，測定其坍落度損失，實驗方法與步驟參照標準GB/T8077-2000《混凝土外加劑勻質性方法》。

1.3.2混合早強劑對摻聚羧酸和緩凝劑的水泥凈漿的凝結時間的影響

本首先參照標準GB/T8077-2000《混凝土外加劑勻質性方法》確定標準稠度用水量，然后繼續參照此標準測得水泥凈漿的凝結時間。

1.3.3混合早強劑對摻聚羧酸和緩凝劑的水泥砂漿3天和7天強度的影響

本的方法和步驟參照標準標準：GB/T17671—1999《水泥膠砂檢驗方法(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、結果及分析

水泥砂漿和水泥凈漿的基本數據如表2。

2.1混合早強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劑，因此選取早強劑的時候流動度損失越小越好。因子影響指標的主次順序從△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中可以看出最優方案是A₃B₄C₁D₂。

三乙醇胺的摻入，當其摻量較低時，促進硅酸三鈣的水化，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，促進C₂S、C₃S的水化，從而促進鈣礬石的產生，加快了水泥砂漿的凝結，從而流動度損失隨著甲酸的摻量的增加而增加^【1】。

2.2混合早強劑對摻聚羧酸和緩凝劑的水泥凈漿的凝結時間的影響

摻混合早強劑的水泥凈漿凝結時間如表4所示。

對水泥凈漿的初凝時間進行正交分析，如表5。

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

對水泥凈漿的終凝時間進行正交分析見表6。

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

綜合上述，我們對復合早強劑的凝結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行對比，得出最方案為A₁B₄C₃D₄。

2.3混合早強劑.摻聚羧酸和緩凝劑的水泥砂漿3天和7天強度的影響

摻混合早強劑的水泥砂漿試塊的強度如表7。

對水泥砂漿試塊3d抗壓強度正交分析見表8。

對于綜合早強劑，要求抗壓強度越高越好。因子影響指標的主次順序從△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天的抗折強度。

對于綜合早強劑，要求抗折強度越高越好。因子影響指標的主次順序從△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可以看出最優方案是A₁B₅C₁D₂。

通過觀察表8與表9，發現混合減水劑的摻入對水泥砂漿試塊的抗壓和抗折強度都有一定程度上的提高，在實際運用中主要考慮的是抗壓強度^【2】，所以由3天的數據得出的方案是A₁B₅C₁D₁。

對水泥砂漿試塊7抗壓強度正交分析見表10。

對于綜合早強劑，要求抗壓強度越高越好。因子影響指標的主次順序從△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以看出最優方案是A₃B₃C₄D_5.

表11混合早強劑的水泥砂漿試塊7天的抗折強度。

對于綜合早強劑，我們要求抗折強度越高越好。因子影響指標的主次順序從△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中可以看出最優方案是A₃B₁C₂D₃。

通過觀察表10和表11可以發現，由于混合減水劑的摻入，使得水泥砂漿試塊的抗壓強度有了顯著的提高，抗折強度也有一定的提高，選取早強劑時，應優先選取抗壓強度較高的，其實考慮抗折強度，最后綜合評定的方案是A₃B₃C₄D₅。

三乙醇胺做為早強劑，這是因為三乙醇胺分子中含有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離子，是一種較好的絡合物。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定得絡離子，并且三乙醇胺能與水泥的水化產物形成復雜化合物，加速鋁酸三鈣與石膏形成鈣礬石^【3】。

甲酸、甲酸鈉做為早強劑，是因為在堿性溶液中與氫氧化鈣反應，促進了硅酸三鈣和硅酸二鈣的水化，加快了鈣礬石的產生，從而提高了使得早期強度提高^【4】。

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

3 結論

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%的硫氰酸鈉最為復合早強劑與聚羧酸和六偏磷酸鈉復配時，水泥砂漿和水泥凈漿具有優異的性能。