康 勇，李 剛，劉振波

(1.遼寧省建設科學研究院有限責任公司,遼寧 沈陽 110005；2.遼寧建科特種建筑技術工程有限公司,遼寧 沈陽 110005)

1 材料與方法

1.1 原材料

水泥：沈陽冀東水泥有限公司生產(chǎn)的42.5級普通硅酸鹽水泥，符合《通用硅酸鹽水泥》 GB 175—2007 標準42.5級普通硅酸鹽水泥技術指標要求。

砂：符合《建筑用砂》 GB/T 14684—2011中Ⅱ區(qū)要求的中砂，細度模數(shù)為2.7，含泥量0.8%。

聚羧酸減水劑：無色透明液體，摻量0.25%時，減水率為30%，含氣量為4.0%，遼寧省建設科學研究院有限責任公司，勻質性指標見表1。

乙二醇:無色透明液體，含量不小于99.5%、天津市恒興化學試劑制造有限公司。

三乙醇胺：無色粘稠狀液體，含量不小于85.0%，天津市瑞金特化學品有限公司。

硝酸鈣：無色晶體，含量不小于99.0%，天津市北聯(lián)精細化學品開發(fā)有限公司。

表1 聚羧酸減水劑勻質性指標

1.2 試驗方法

砂漿配合比采用混凝土配合比中去除粗骨料后的砂漿配合比?；炷僚浜媳纫罁?jù)《混凝土外加劑》GB 8076—2008中規(guī)定[1]，通過計算確定基準砂漿和受檢砂漿單位水泥用量為660 kg/m3，砂用量為1430 kg/m3。試驗在砂漿成型室標準試驗條件下進行，試驗室溫度20±2 ℃，相對濕度55%。

按照《混凝土外加劑勻質性試驗方法》GB 8077—2012中水泥膠砂減水率試驗方法[2]，依據(jù)以上砂漿配合比，測定不同摻量下單摻聚羧酸減水劑膠砂流動度，通過調整用水量使膠砂流動度達到180±5 mm，計算不同摻量聚羧酸減水劑水泥膠砂減水率，以水泥膠砂減水率大于30%時為最佳摻量并確定此時試驗用水量。

根據(jù)相關文獻及前期試驗工作總結，選擇聚羧酸減水劑最佳摻量與三乙醇胺、乙二醇、硝酸鈣進行復合配制防凍劑。選擇L9(33)正交試驗表安排試驗，以三乙醇胺、乙二醇、硝酸鈣摻量為考察因素，每個因素設計三個水平，進行三因素三水平正交試驗，因素水平設計按表2。

砂漿試件成型后置于標準養(yǎng)護箱4 h，然后移入-15 ℃冰柜中養(yǎng)護7 d，脫模后放置在標準養(yǎng)護箱內(nèi)解凍4 h，測定其抗壓強度，計算與基準砂漿抗壓強度比。利用統(tǒng)計學軟件SPSS19.0對所得抗壓強度比進行方差分析和直觀分析，確定各組分對試件抗壓強度比影響主次順序以及最佳組合，并且對該組合進行優(yōu)化試驗[3-6]。

表2 正交試驗因素水平表

基準砂漿試塊：試驗條件下單摻聚羧酸減水劑、標準條件養(yǎng)護28 d的砂漿試塊。

負溫砂漿試塊：試驗條件下?lián)骄埕人釡p水劑和防凍組分、負溫條件養(yǎng)護7 d后移至標準條件下養(yǎng)護的砂漿試塊。

考核指標的確定：參照防凍劑標準，選取負溫養(yǎng)護砂漿試塊-7 d、-7+28 d、-7+56 d抗壓強度比作為評價指標。

2 結果與分析

聚羧酸減水劑具有較高的減水率，可降低砂漿拌合用水量，減少砂漿內(nèi)部可凍結水，使得水灰比降低，提高砂漿強度。通過聚羧酸減水劑對砂漿流動性的影響及觀察砂漿離析泌水情況，確定聚羧酸減水劑最佳摻量和砂漿試驗用水量。由表3試驗結果選擇聚羧酸減水劑最佳摻量為0.3%，砂漿試驗用水料比為0.115。

表3 聚羧酸減水劑摻量對砂漿流動性影響

注：砂漿質量為2000 g。

為了得到砂漿-7 d、-7+28 d和-7+56 d抗壓強度比的主要影響因素，通過進行主體間效應檢驗和直觀分析，研究各因素對砂漿-7 d、-7+28 d 和-7+56 d抗壓強度比的影響情況。試驗正交設計及結果如表4，表4中各因素的數(shù)值與表2中水平值相對應，并給出了摻各組配比外加劑的砂漿-7 d、-7+28 d和-7+56 d抗壓強度比均值。

表4 正交設計表及試驗結果

2.1 主體間效應檢驗

利用SPSS19.0進行正交試驗結果的方差分析，主體間效應的檢驗結果如表5～表7所示。其中當Sig.值>0.05時，表明因素對因變量影響作用不顯著；當0.01

表5 因變量-7 d影響因素主體間效應的檢驗

a. R2= 0.957(調整 R2= 0.827)

表6 因變量-7+28 d影響因素主體間效應的檢驗

a.R2= 0.995(調整 R2= 0.981)

表7 因變量-7+56 d影響因素主體間效應的檢驗

a.R2= 0.893(調整 R2= 0.573)

由表5中Sig.值可以得出，從統(tǒng)計學來看三乙醇胺對砂漿-7 d抗壓強度比影響作用顯著，乙二醇和硝酸鈣對砂漿-7 d抗壓強度比無顯著影響。同時，由Ⅲ型平方和比較可知，各因素對砂漿-7 d抗壓強度比的影響順序由大到小排列為三乙醇胺、乙二醇、硝酸鈣。

由表6中Sig.值可以得出，從統(tǒng)計學來看乙二醇和三乙醇胺對砂漿-7+28 d抗壓強度比影響作用非常顯著，硝酸鈣對砂漿-7+28 d抗壓強度比影響作用顯著。同時，由Ⅲ型平方和比較可知，各因素影響砂漿-7+28 d抗壓強度比的順序由大到小排列為乙二醇、三乙醇胺、硝酸鈣。

由表7中Sig.值可以得出，從統(tǒng)計學來看三乙醇胺、乙二醇和硝酸鈣對砂漿-7+56 d抗壓強度比均無顯著影響。同時，由Ⅲ型平方和比較可知，各因素影響砂漿-7+56 d抗壓強度比的順序由大到小排列為乙二醇、硝酸鈣、三乙醇胺。

這是由于三乙醇胺作為早強組分，促進了鋁酸三鈣的水化，加快鈣礬石的生成，使砂漿在較短的時間內(nèi)形成強度骨架，增強砂漿抵御凍害的能力。乙二醇作為防凍組分在適宜摻量下降低水的冰點，使砂漿在一定負溫條件下保持液態(tài)水存在，是保持砂漿負溫養(yǎng)護條件下持續(xù)水化的基本條件。硝酸鈣能促進低溫、負溫下的水泥水化反應，加速砂漿硬化。在水泥石微觀結構中起到強化水泥礦物的水化過程，增加膠凝態(tài)物質的體積，使氣孔和毛細孔得以封閉，對提高耐久性有良好的作用。

2.2 直觀分析

正交試驗結果直觀分析如圖1～圖3?？紤]到在負溫條件下，砂漿抗壓強度比越大越好，因此由直觀分析圖可以得出，對于砂漿-7 d抗壓強度比來說，三個因素最優(yōu)組合為A1B2C2;對于砂漿-7+28 d抗壓強度比來說，三個因素最優(yōu)組合為A2B1C2;對于砂漿-7+56 d抗壓強度比來說，三個因素最優(yōu)組合為A2B2C2。

圖1 砂漿-7 d抗壓強度比

圖2 砂漿-7+28 d抗壓強度比

圖3 砂漿-7+56 d抗壓強度比

2.3 最優(yōu)組合試驗檢驗

對于砂漿-7 d和-7+28 d抗壓強度比來說，三個因素最優(yōu)組合已經(jīng)在正交設計表中驗證。對砂漿-7+56 d抗壓強度比按照最優(yōu)組合A2B2C2，即三乙醇胺摻量0.04%，乙二醇摻量0.75%，硝酸鈣摻量1.50%進行驗證，砂漿-7 d抗壓強度比9.5%，砂漿-7+28 d抗壓強度比80.2%，砂漿-7+56 d抗壓強度比105.6%。按材料成本和砂漿抗壓強度比綜合比較，確定最優(yōu)組合為A1B2C2。

3 結 論

本文通過正交試驗來確定聚羧酸防凍劑不同組分的適宜摻量，以及對水泥砂漿不同齡期抗壓強度比的影響，進而確定防凍效果最優(yōu)水平組合。利用統(tǒng)計學軟件SPSS19.0進行試驗結果方差分析和直觀分析，得到防凍組分最優(yōu)水平組合為A1B2C2，即三乙醇胺摻量為0.03%，乙二醇摻量為0.50%，硝酸鈣摻量為1.50%。但該聚羧酸防凍劑組分在混凝土中的防凍效果及對混凝土耐久性的影響仍需進一步試驗驗證。