导　　师： 邱学青

学科专业： H1701

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 国内外因混凝土耐久性下降而过早破坏的工程实例屡见不鲜，人们逐渐认识到“高强”仅仅是混凝土性能的一个方面，耐久性更需要被重视。减水剂是目前研究和应用最广泛的混凝土外加剂，其可显著影响新拌混凝土性能和水泥水化过程，进而对混凝土微观结构和力学性能等产生影响，从而对混凝土耐久性产生影响。 具有高耐久性的高性能混凝土对减水剂提出了更高的要求。因此，正确选择减水剂可提高混凝土耐久性，对增加混凝土安全使用寿命，减少修补或拆除造成的浪费，减少对环境的污染和对资源的消耗具有重大意义。同时，提出减水剂对混凝土耐久性影响的作用机理，可为减水剂提高混凝土耐久性，避免其负面影响提供理论指导。 本论文在系统研究工程上常用的木质素磺酸盐(cls)、改性木质素磺酸盐(gcl1-6a)、萘系(fdn)、氨基磺酸系(asp)和三聚氰胺系(smuf)五种减水剂对砂浆力学性能和耐久性影响的基础上，通过模糊数学法综合评价在不同应用环境下，掺加上述减水剂的混凝土的力学性能和耐久性优劣次序。通过进一步系统研究上述减水剂与新拌混凝土性能、水泥水化过程、混凝土微观结构与宏观力学性能和耐久性之间的内在联系，探索减水剂对混凝土耐久性影响的作用机理。 研究结果表明，掺加smtjf的混凝土在民用建筑用梁柱等棱柱体构件环境中应用的力学性能最优，其次掺加fdn和gcl1-6a的；掺加fdn的混凝土在水工建筑物和道路或机场路面环境中应用的力学性能最优，其次掺加smuf和gcl1-6a的。掺加gcl1-6a的混凝土在不同环境中应用的力学性能均接近掺加fdn和smuf的混凝土。 掺加smtjf的混凝土在水工建筑物、民用建筑用梁柱等棱柱体构件和道路或机场路面三种环境下应用耐久性最优，其次掺加gcl1-6a和fdn的，掺cls的混凝土耐久性最差。综合考虑价格和环保的因素，使用gcl1-6a具有较大经济效应和环境效应。 研究表明，cls为引气型减水剂，gcl1-6a为弱引气型减水剂，fdn、asp和smuf为非引气型减水剂。新拌砂浆的保水性随cls和gcl1-6a掺量增加而提高；随asp掺量增加而下降；fdn和smuf在掺量为0.6％时砂浆保水性最好。新拌砂浆保持流动性随cls、gcl1-6a和asp掺量增加而提高；相反，随fdn和smuf掺量增加而下降。 随着cls、gcl1-6a和asp掺量增加，水泥水化温峰出现的时间延迟，温峰值降低；fdn和smuf则对水化温峰出现的时间和温峰值影响不大。在水化初始期间，五种减水剂都能提高水泥第一水化速率峰值，cls和gcl1-6a能够显著延缓水泥第二水化速率峰；而asp延迟第二水化速率峰出现的时间但不降低水化速率峰值：fdn对第二水化速率峰的出现有轻微的延迟作用；smuf也可延迟第二水化速率峰的出现，却一定程度提高了第二水化速率峰值。根据对第二水化速率峰的延迟作用表明，cls为缓凝型减水剂；gcl1-6a和asp为弱缓凝型减水剂；fdn和smuf为非缓凝型减水剂。并建立了掺加减水剂后水泥的水化放热数学模型。 砂浆密实度随cls掺量增加而下降。当掺量小于0.6％时，gcl1-6a有利于砂浆密实度的提高，继续增大掺量密实度下降；当掺量小于0.8％时，fdn和asp有利于砂浆密实度的提高，继续增大掺量对密实度影响不大：砂浆密实度随smuf掺量增加而增加。砂浆28d开口孔隙率参数比随cls掺量增加而增加，当掺量为1.5％时，开口孔隙参数比达到191％。掺加gcl1-6a、fdn、asp和smuf的砂浆分别在0.4％、0.6％、0.8％和0.6％掺量时开口孔隙参数比最小。其中掺0.6％smuf的砂浆开口孔隙参数比仅为43％。 通过压汞法和扫描电镜等现代分析测试手段研究表明，掺smuf砂浆的有害大孔孔容百分比和最可几孔径最小，其次掺fdn和gcl1-6a的，掺cls的最大。掺cls的水泥石中容易生成不利于强度发展的短柱状钙矾石(aft)；掺gcll-6a的水泥石中短柱状的aft会交杂生长着有利于强度发展长柱状aft；掺fdn、asp和smuf可使水泥石中aft呈长杆柱、波浪状和规则六方柱状生长，均有利于强度的发展。当水化达到60d时，掺0.8％cis、gcl1-6a的水泥石中出现连通孔洞；掺0.8％掺量的fdn和asp造成水泥石中出现微裂缝；掺加0.4％smuf和gcl1-6a的水化产物结构致密。 通过分析提出“减水剂→新拌混凝土性能→水泥水化过程→混凝土微观结构→混凝土力学性能→混凝土耐久性”的作用规律：1)混凝土密实度和水泥水化产物结构是混凝土力学性能的主要影响因素。减水剂通过引气性影响新拌混凝土含气量，进而影响混凝土密实度；通过分散和缓凝作用影响水泥水化过程，进而影响水泥水化产物结构。2)混凝土密实度、孔结构和水泥水化产物结构等混凝土微观结构和水泥水化温度是混凝土耐久性的主要影响因素。减水剂通过引气性和自身分子结构影响含气量和工作性等新拌混凝土性能，进而影响混凝土密实度、孔结构；通过分散和缓凝作用影响水泥水化过程，进而影响水泥水化产物结构和水化温度。3)混凝土具有良好力学性能是获得良好耐久性的必要条件。

关 键 词： 减水剂 混凝土 耐久性 作用机理 砂浆密实度

分 类 号： [TU528.042.2]

领　　域： [建筑科学]