利用BBD實驗設計研究化學添加劑協(xié)同作用對水泥砂漿強度的影響

1、利用bbd實驗設計研究化學添加劑協(xié)同作用對水泥砂漿強度的影響（南京工業(yè)大學材料科學與工程學院，材料化學工程國家重點實驗室，江蘇南京210009） 摘要：利用box-bchnkcn實驗設計（bbd）方法研究水溶性聚合物（聚乙烯醇（pva）、聚丙 烯酰胺（pam）和化學添加劑（有機硅消泡劑（sd）、聚羧酸減水劑（pc）復配對水泥砂漿抗 壓強度的影響。得出能反映化學組分摻量與水泥砂漿強度關系的二次方程，化學組分與水泥 砂漿強度的帕累托圖（parrot i結果表明：sd和pam的交互作用對水泥砂漿id , 3d和28d 的強度貢獻分別是16.5% ,20.1%和19.4%。通過重疊等值線圖得出了提升強

2、度的最優(yōu)區(qū)間， 進一步通過水化熱分析和掃描電鏡圖（sem）探討了 sd和pam的交互作用對水泥砂漿強 度的提升的影響，主要是因為水泥水化過程中有機硅消泡劑的物理行為和聚丙烯酰胺的化學 反應協(xié)同作用的結果。關鍵詞：box-behnken實驗設計；水性聚合物；化學外加劑；砂漿強度synergistic interactions of chemical additives on the strengthdevelopment of silicate cement by a box-behnken designshao gaofeng(state key laboratory of matcrials

3、-oricntcd chemical engineering, college of materials science andengineering, nanjing university of technology, nanjing, 210009, china)abstract： the effect of water-soluble polymers (polyvinyl alcohol (pva)，polyacrylamide (pam) and chemical additives (silicone defoamer (sd), polycarboxylate superplas

4、ticizer (pc)， on the development of the strength of mortar was investigated using the box-behnken design (bbd). quadratic equations were obtained for the correlation between dosages of chemicals and the strength of the mortar，and the order of the effectiveness of the chemicals was validated in paret

5、o charts with contour plots to illustrate the chemicals and their interactions on the strength enhancement of mortar. the results showed that the interaction effects of sd and pam enhanced the strength of cement mortar for all curing times，and the rates of contribution were 16.5%, 20.1%，and 19.4%, r

6、espectively. based on the performance analysis of the four additives, optimized formulations were highlighted via overlapped contour plots. heat of hydration and scanning electron microscope (sem) images were introduced to confirm the interaction between sd and pam. the improvement of compressive st

7、rength attributes to the synergistic interactions between sd and pam，including the physical interaction resulted from the doping of sd，which promoting the damage of air bubble，decreasing the porosity and increasing the compressive strength，and the chemical interaction resulted from the doping of pam

8、, which producing ionic compounds and forming dense structure.key words: box-behnken design; water-soluble polymer; chemical additive; strength of mortar.單純依靠水泥本身礦物組成的調整、水泥生產(chǎn)工藝的改變，很難滿足現(xiàn)代化 建設的需要，許多學者開始研究用聚合物化學外加劑來改性水泥產(chǎn)品的性能，使 其具有較高的機械強度和耐久性。胡曙光等w從水泥及浞凝土材料使用的各種聚 合物屮，對具有代表性的12種外加劑進行了研究，結果認為除了聚乙烯醇(pva) 和

9、聚丙烯酰胺(pam)2種水溶性聚合物，其他宥機物與水泥間無明顯化學反應跡 象。岡內(nèi)外學茗2，jt究了 pam對水泥砂漿各性能的影響，摻入少量的pam能 夠提高水泥砂漿強度2"3,同時作為增稠劑和絮凝劑的pam,水溶液黏度較大， 延長了水泥凝結時間，增加了標準稠度需水量，降低了水泥漿體的流動度2a6。 聚乙烯醇作為另一主要的水溶性聚合物，通常摻入水泥質量的3%聚乙烯醇水溶 液來改善水泥的工作性和保水性7"1()。有研究學者認為摻入pva,使水泥抗壓強 度降低8;然而也有研究表明pva能夠增加抗壓強度9。pva的另一個重要作 用是增強了骨料和漿體之間的黏結強度1q。pam和pv

10、a在硬化水泥中都會引入氣泡，導致氣孔率增加，抗壓強度降低 l8j。本文提出摻入少量冇機硅消泡劑(sd)以減少水泥砂漿中的氣泡，從而達到提 高水泥砂漿強度的的；通過摻入具有減水能力的聚羧酸減水劑(pc)調節(jié)水泥標 準稠度需水量，改善水泥漿體的流動度。選擇pva、pam、sd和pc四種聚合 物化學外加劑進行復配。利用實驗設計(doe)建立數(shù)學模型分析化學組分間的 交互作用，利用等值線圖和帕累托圖來解釋化學組分對水泥砂漿各齡期強度的影 響。1實驗原料與測試方法1.1實驗原料采用江南小野田p. ii 52.5級水泥，x線衍射儀(xrd)測試如閣1所示。水泥1、 3和28 d齡期的抗壓強度分別為19.4

11、、38.7和63.0mpa。1020:義3040502g°):c;s :c，s口:c;a :c af607080圖1水泥的xrd圖譜fig i xrd patterns of portland clinker1.2試樣制備與測試實驗奮機硅消泡劑(sd)、聚乙烯醇(pva)、聚丙烯酰胺(pam)和聚羧酸減水劑(pc) 的摻入量以水泥質量計，分別為01.8x10' 01.5x10' 01.5乂10_4和01.0 x10'各外加劑被稀釋成質量分數(shù)為1%的水溶液，添加到水泥砂漿強度測試 試樣成型所需的拌合水中。對水泥砂漿強度的判定依據(jù)gb/t 17671-1999水泥

12、 膠砂強度檢驗方法(iso)方法進行。為了提高測試的準確性，在成型之前，需 控制水泥、標準砂和拌合水至恒溫(20°c);水泥膠砂注模后的振實釆用振動臺； 在膠砂的初養(yǎng)過程中需在試樣表面鐙蓋一層不透水的材料(塑料薄膜)。2 box-behnken實驗設計響應曲面法(rsm)是數(shù)學方法和統(tǒng)計方法結合的產(chǎn)物，用于響應受多個 變量影響的問題進行建模和分析11。rsm方法乜拈中心復合設計(ccd)、 doehlert的矩陣設計(dm)和box-behnken設計(bbd) 120 bbd是擬合響應 曲面的3水平設計，由2k設計和不完全設計區(qū)組設計組合而成，相比于中心復 合設計、doehlert

13、矩陣設計和其他3水平全因子設計來說，設計出的試驗次數(shù)減 小。而且bbd設計不包含由各個變量的上限和下限所生成的立方體區(qū)域的頂點 處的任一點，當立方體頂點所代表的因子水平組合因試驗成本過于昂貴或因實際 限制而不可能做實驗時，就能顯示出此設計特冇的長處11。本文為了研究sd、pva、pam和pc對水泥砂漿強度的影響。采取了 bbd 實驗設計來研究4因了對響應變量的關系。它不僅能對實驗數(shù)裾進行精確的統(tǒng)計 分析，而且能提供具冇連續(xù)性特征的圖像分析，能直觀地了解所研究兇+與響應 之間的對應關系13,該方法已經(jīng)被應用于生物、農(nóng)業(yè)、化工、材料等多個領域11"16。在實驗設計屮，將各因子的水平進行代

14、碼化，低摻量代碼值為-1、中摻量代 碼值為0和高摻量代碼值為1。在本實驗中，外加劑的代號、代碼化值和實際摻 量見表1表1化孕飢分的編號、代碼化值及k實際摻雖水平 table 1 symbol, coded and the actual values of the chemicals treated in cement化卞物質符號低摻量中摻莆髙摻莆代碼値實際値/x 104代碼值實際值/x i（r4代碼値實際值/x104sdx,090180pvax20-10751501pamx3075150pcx4050100bbd模型利用含二次項的回歸方程（1）來表征因子與響應之間的關系= a + pix2 +

15、 ax4 + p2xyx2 +a3*1 a +242434*3-4px pl2x2 +卩33x3 + a4x4 + *式屮：y是需要預測的響應項（水泥砂漿各齡期的抗壓強度）；x2, x 3, x4分別為sd、pva、pam和pc獨立變量；外，灼，/y3, /a是線性項的冋歸 系數(shù)；外2，13，外4，馬3，灸4,於4是交互項回歸系數(shù)；成1，灸2，此3,瓜4是t方 項回歸系數(shù)；s是系統(tǒng)誤差。3實驗結果與分析3.1實驗設計結果根據(jù)box-behnken實驗設計安排的4因子3水平的點陣實驗見表2,水泥砂漿1、3和28 d抗壓強度也列于表2。農(nóng)2 box-behnken模型的點陣實驗及樸1/、v:水泥砂

16、漿抗壓強疫 table 2 design matrix of box-behnken model and the compressive strength of treated cement點類型編碼代碼值抗壓強度/mpa又2id3d28 d1000020.540.963.5中心點2000020.238.563.33000019.939.763.64-10021.042.068.550-1021.041.970.6600-117.635.763.5700120.440.465.28 01018.640.364.3910017.639.364.0100-1-1020.639.868.2110-1

17、0119.438.563.7120-10-118.238.364.5130-11021.343.669.214001-120.740.969.21500-1119.540.466.8邊緣點16001117.836.663.517001-119.838.763.51801-1017.940.067.519010-117.638.068.620010116.736.663.421011020.340.967.4221-10020.742.070.92310-1019.439.368.124100120.038.364.325100-120.941.270.226101019.741.868.127

18、110017.940.867.63.2實驗設計分析3.2.1各外加劑與水泥砂漿強度的關系通過方差分析對該設計模型進行統(tǒng)計分析，其初步結果列于表3。農(nóng)3 box-behnken模型對應的水泥膠砂強度方差分析 tabic 3 analysis of variance of box-bchnkcn model for strength of treated cementid3d28d統(tǒng)計項系數(shù)tp系數(shù)tp系數(shù).tp常數(shù)項20.200030.3980.00039.700046.9550.00063.466767.0700.000x,0.20000.6020.5580.31670.7490.4681.0

19、1972.3070.0402-1.1000-3.3110.006-0.7167-1.6950.116-0.4000-0.8450.4143-0.1333-0.4010.695-0.0333-0.0790.938-1.34172.8360.015x4-0.0833-0.2510.806-0.1667-0.3940.700-1.0500-2.2190.047x,2-0.1083-0.2170.8320.72081.1370.2781.94582.7420.018x?-0.8083-1.6220.1310.32080.5060.6221.93332.7240.0182v0.11670.2340.81

20、90.87081.3730.1952.29583.2350.007y 2 v4-0.8833-1.7720.102-1.7042-2.6870.0200.00830.0120.9910.15000.2610.7990.37500.5120.6180.72500.8850.3940.67501.1730.2641.02501.4000.1872.00002.4410.031-0.9250-1.6070.134-1.90002.5950.023-1.9000-2.3180.039x2x30.42500.7390.474-0.7250-0.9900.342-0.2750-0.3360.743x2x4

21、-0.5250-0.9120.380-0.4000-0.5460.595-1.1000-1.3420.204v3x4-0.2000-0.3480.734-0.4000-0.5460.5950.60000.7320.478失擬0.0550.4480.007統(tǒng)計表明，id和3d抗壓強度擬合的“失擬、值均大于0.05,這說明“失 擬”現(xiàn)象不顯著，即該模型的擬合是有效的。28 d強度的“失擬 值小于0.05, 這說明模型“失擬”是妞著的。模型擬合不準確，需對其進行修正，將模型中 值大于0.05的項刪除。表3包含了 z值和回歸系數(shù)，z值的絕對值代表該因子對 響應的貢獻大小，正號為宥利貢獻，負號為不利影響

22、。由于在id、3d和28d 中的z值分別是0.602、0.749和2.307, lit值是遞増的，說明sd的對強度的提 升是有利的，且有利程度不斷提高。而x2、x3、在1、3和28 :1屮的/值均小 于0,說明pva、pam和pc的貢獻為不利影響，其中pva在三個齡期的z值分 別為-3.311、-1.695、-0.845,說明其對強度的不利程度是逐漸減小的。因此本文 僅考慮sd和pva、sd和pam及sd和pc之間的交互作用。為了提高模型擬 合的町靠性，經(jīng)過修訂后模型的方差分析如表4所示。表4修訂后的box-behnken模型對應的水泥膠砂強度方差分析table 4 analysis of v

23、ariance of the revised box-behnken model for strength of treated cementid3d28 d統(tǒng)計項系數(shù).t統(tǒng)計項系數(shù).t統(tǒng)計項系數(shù)t常數(shù)項.19.451986.779常數(shù)項.39.7926113.246常數(shù)項t.64.761104.8760.2000.595a0.3170.601x|1.0922.041<2-1.100-3.272x2-0.717-1.36-1.342-2.509a-0.133-0.397xx20.3750.411x4-1.050-1.963v1x30.6751.1591.0251.123r 21.8102

24、.472x】x4-0.925-1.588xx4-1.900-2.081叩32.0002.159通過表4中的數(shù)據(jù)建立化學外加劑與水泥強度間的關系方程，各齡期的強度回歸方程見式(2)式(4)。(2)ij d = 19.5 + 0.2xj - l.lx2 -0.13x3 +0.675x,x3 -0.925xrv4y, d = 39.79 +0.3167x, -0.7167x2 +0.375x,x2 +1.025x,x3 -1.9x,x4(3)y28 d = 64.76+ 1.092xj -1.342x3 -1.050x4 +1.810x32 +2x,x3(4)3.2.2不同組分對水泥強度的影響水泥各

25、齡期強度模沏屮的統(tǒng)計顯著項對強度提高的顯著性可用帕累托閣表 示，利用表4中各統(tǒng)計項t值的絕對值可得出用于表征各化學組分及其潛在的交 互作用效率的帕累托圖，見圖2。閣2對水泥砂漿各齡期強度yfe著頁獻岡f的帕累托閣fig.2 pareto charts for the significant factors contributing to the id, 3d and 28d strength development of cementr (c)vximxiu2-m92.1m2.參41i.94j22j2uimisj".zzs44.764.182.41"t*«nvbw

26、l由圖2可得：4種外加劑對水泥膠砂1 d強度提升的獨立貢獻作用排序為pva (46.7%)、 sd (8.6%)、pam (5.7%), pc對強度的影響不顯著。此外sd和pc、sd和pam 的交互作用貢獻分別為22.9%和16.7%,除pva對1 d強度提升占主導地位外， 其他外加劑單獨作用沒宥化學組分間交互作用的影響大，說明了外加劑的復配達 到了 1+12的效果。pva和sd單獨對水泥3 d強度的貢獻分別是24.4%和10.8%，sd和pc、 sd和pam、sd和pva的交互作用的貢獻分別為37.4%、20.1 %和7.4%，pva的貢獻降低，sd和其他3種物質的交互作用對3d強度均冇所提

27、升?；瘜W組分對水泥砂漿28 d強度提升的獨立貢獻作用排序為pam (22.5%)、sd (18.3%)、pc (17.6%)。sd和pam交互作用的貢獻率為19.4%。此外，水 泥28d強度方程中出現(xiàn)了二次項(x32)，pam對水泥28 d強度的提升的貢獻占 到44.7% (x3+x32)，這說明pam對水泥28 d強度提升的重要性。3.2.3組分之間的交互作用對水泥強度的影響04080120160°4080120160(a)xi-sd(ppm)(b)xi-si)(ppm)圖3化學組分間的交互作川對水泥砂漿id強度的影響(a)xi-sd vs. x3-pam (b) xl-sd vs

28、. x4-pc fig.3 interaction influence of chemicals on id compressive strength of treated cementsd和pam之問有交互作用(圖3 (a),該交互區(qū)域呈馬鞍形，在低摻量 區(qū)和高摻量區(qū)的砂漿強度耍大于鞍而區(qū)的強度。沿主對角線，水泥砂漿抗壓強度 先減小£；增大，沿副對角線，砂漿強度先增大£；減小。當sd摻量為1.8x10' pam 摻量為 1.5x10' pva 摻量為 0.75x10' pc 摻量為 0.5 x 1(t4 吋，1 d 強 度可達到20.8 mpa,與

29、不摻外加劑吋的強度19.4 mpa相比提高了 7.2%。sd和 pc之間有交互作用(圖3 (b),在等值線梯度方向的左邊區(qū)域內(nèi)，當pc的摻 量恒定時，id的強度隨sd摻景的增加而增大，強度最大可達20 mpa。但是等 值線梯度方向右邊區(qū)域內(nèi)，當sd的摻量恒定時，id的抗壓強度隨pc摻量的增 大而減小。(a)xbsixppm)(b)xl-sixppno圖4化學組分間的交互作川對水泥砂漿3d強度的影響(a) xl-sd vs. x4-pc (b)xl-sd vs. x3-pamfig.4 interaction influence of chemicals on 3d compressive st

30、rength of treated cementsd和pc之間有交互作用(圖4 (a),在pc摻量小于50ppm吋，隨著sd 摻量的培加，強度是逐漸增加的。但是當pc的摻量人于0.5x104時，隨著sd 摻量的增加，強度是逐漸降低的。sd和pam兩者的交互作用出現(xiàn)在低摻暈區(qū)(圖 4(c),當sd摻量小于140ppm, pam摻量小于1.1 x 1(t4時，兩者的交互作用 比較明顯。xbsd(ppm)(b)xl-sixppm)圖5化學組分i川的交互作川對水泥砂漿28d強度的影響xl-sd vs. x3-pam (b) xl-sd vs. x4-pcfig.5interaction influen

31、ce of chemicals on 28d compressive strength of treated cementsd和pam之間有交互作用(圖5 (a),在等值線梯度方向左邊區(qū)域，當 sd摻量恒定時，3d強度隨pam摻量的增加而增人。而在等值線梯度方向右邊 區(qū)域，當pam摻量恒定時，隨著sd摻量的增加，3d強度也逐漸增大，強度最 大可增至68 mpa,與不摻外加劑時相比，強度提高了 7.4%。圖5 (b)表明sd 和pc只有在高摻量吋冰能顯著提高水泥的強度，當sd摻量大于0.8x10' pc摻量小于0.75 x104時，交互作用明顯，在本文中的摻量范圍中，對強度沒宥顯 著的影

32、響。sd對ld，3d, 28 d強度均冇冇利貢獻，且隨齡期的延長，貢獻越 大。其與pam的交互作用對整個齡期強度的提升是有利的。sd和pc之間的交 互作用體現(xiàn)在id和3d,但是兩者之間的交互作用對強度的提升是不利的。sd 與pva的交互作用體現(xiàn)在3d。pva對3d前強度的提升是不利的，其影響逐漸 減小。pam對28 d強度提升是宥利的，貢獻率達44.7%。pc對強度的提升是不 利的，但影響不大。3. 2. 4各組分復配區(qū)間優(yōu)化1.5troxsvdv前文分析的是各個因子對單個響應變量的m題，現(xiàn)通過重疊等值線圖找出同 吋滿足1、3和28 d強度3個響應各組分的最佳摻量區(qū)域。將yld、y3d和r28

33、d設 置的邊界條件表達為 20$rlds20.7, 39<y3d <40, 64<y28d <66oldmam/kpa2020.7jdtfukut/kpa39.4064662sd0.30.60.91.21.51.8wtsdyio-4閣6滿足各齡期強度捉升要求的化學組分復配區(qū)間fig.6 matching zones of chemicals designed for different strength target1、3和28 d強度3個響應變量的重疊等值線圖如圖6所示，所冇帶陰影 色的區(qū)域是“不可行區(qū)域”，屮間白色區(qū)域力“可行域”。當pva的摻量為0.75x10&#

34、39; pc的摻量為0. 5x10_4時，sd和pam的復配區(qū)間如圖巾白色區(qū)域所示時，各齡期的強度都能有效提高。3.3水化熱分析罔7sd和pam對水泥水化放熱速率（a）及累計放熱fi （b）的影響figure 7. isothermal conduction calorimetry of the different pastes （a） heat flow curves and （b） the cumulated heat curves圖7為sd和pam對水泥水化放熱速率（a）及累計放熱量（b）的影響。 在水化初期，反應非常迅速，這是c3a率先水化，迅速形成鈣礬石（反應（5）， 出現(xiàn)了第一放熱

35、峰。但很快就進入誘異期，反應速度變得相當緩慢，在該階段末， 水化才重新加速，c3s迅速水化，大量放熱，形成第二放熱峰，同時在第二放 熱峰上出現(xiàn)了一個“峰肩”，這是aft轉化成afm而引起的（反應（6）。在 水化后期，放熱速率降低，趨于穩(wěn)定，且在同吋摻入sd和pam吋，aft和afm 形成峰降低。空d樣、單摻sd、單摻pam及雙摻sd和pam的累計放熱量分 別是318j/g、323j/g、337 j/g和300 j/g,這表明sd和pam之間的協(xié)同作用是 明顯的。這是由于宥機硅消泡劑和聚丙烯酰胺分子鏈中都含宥一定量的極性基， 在水化初期與水泥水化析出無機陽離子（ca2+、al3+、fe34等）形

36、成陽離子-聚合 物復合的穩(wěn)定分子結構，與c-s-h共同粘附在米水化水泥顆粒表面，從而抑制 了水泥水化反應的進行，所以水泥水化放熱速率降低，累計放熱量也降低。c3/ + 3csh2 + 26h = c(as,hn(5)c(、as3hn+ 2c,a + 4h= 3c4ashn (6)3.4微觀結構分析探究了水泥漿體在不添加外加劑和同時添加sd和pam不同齡期的微觀形 貌。圖8 （a）中，空白樣水化id厄，表而覆蓋著水化產(chǎn)物，水泥漿體中已 有大量c-s-h凝膠生成，但水化產(chǎn)物間存在間隙，這是由于水化初期水化不充 分所致。圖8 （d）顯示y雙摻試樣水化id后的情況，水泥漿體屮已有大量的纖維團狀和簇狀的

37、c-s-h凝膠生成，凝膠密度增大，凝膠的結構發(fā)生變化。 顆粒中間填充著六方片狀的ca(oh)2o圖8 (b)中，水化3d時，c-s-h凝 膠附近出現(xiàn)y長短不一的針狀結晶物，該產(chǎn)物為aft,在圖8 (e)屮，這種結 晶物呈現(xiàn)較為完整的針狀，產(chǎn)物邊緣整齊，棱角分明，說明該雙摻能夠促進aft 的形成。水化28d時，水泥層之間的間隙逐漸減小，水泥漿體中的c-s-h凝 膠長的更加密實，針狀物aft逐漸轉變成afm,含量減少。并且可以清楚的 看到六方片狀的ca(oh)2晶體，如圖8 (c)所示。在圖8 (f)中，水泥漿體 屮生長出較厚的c-s-h凝膠，出現(xiàn)大量疊層生長的ca(oh)2,其間夾雜著少量 的a

38、ft,此時水化比較充分，雙摻能有效提升水泥漿體的強度。圖8、水泥水化各齡期的微觀形貌，空白試樣：(a) 1天，(b)3天，(c)28天；sd和 pam協(xié)同作用下:(d) 1天，(e)3天，(f)28天figure 8. sem micrographs of pastes for (a) 1 day，(b) 3 days (c) 28days of blank sample，(d) 1 day, (e) 3 days, (f) 28 days with sd and pam.3.5機理分析本文屮，水泥漿體攪拌過程中被夾入的空氣，因為水泥漿體的粘性大，在成 型過程中不能及時排出，w而被永久留在水泥

39、石中。再由于水泥顆粒粒級分布的 不連續(xù)，水泥顆粒不能最緊密堆積，這樣就在水泥石中形成一些小的空隙，而這 些小空隙乂可以容納一定數(shù)量的空氣，從而把空氣引進水泥漿體中。這兩種氣泡 的存在導致水泥強度降低，在水泥漿體屮加入消泡劑，降低氣泡的液休膜表面張 力，促進氣泡的破壞，達到降低孔隙率的口的。伴隨著孔隙率的降低，水泥石的 強度冇一定的提高。表而活性劑冇機消泡劑對水泥抗壓強度改善一部分是基于其 在水泥水化過程中的物理行為。然而水泥砂漿強度的提高不僅僅是因為冇機硅消泡劑得存在，產(chǎn)生了一個低 孔隙率密實結構，還因為聚丙烯酰胺官能團與水泥之間的化學作用。聚丙烯酰胺 分子鏈中的極性基團-ch2和吐能與水泥水

40、化析出無機陽離子(ca2+、al3+、fe3+ 等)形成陽離子-聚合物復合的穩(wěn)定分子結構，如反應(7)所示23，與c-s-h 共同粘附在未水化水泥顆粒表面，以化學鍵鍵合的結構更為致密的螯合體，在初 始水化結構被破壞吋，增強y修補聚集機制，減小孔隙率，提高強度。ch2cr(conh2)- oh、,h;ch，cr(cooh)ca(coo)2 (7)所以水泥砂漿強度的提升是因為水泥水化過程中冇機硅消泡劑的物理行為 和聚丙烯酰胺的化學反應協(xié)同作用的結果。4結論(1) 水泥膠砂各齡期的抗壓強度與外加劑中化學物質摻量之間的對應關系 可用二次方程表示：7, d = 19.5 + 0.2x, -l.lx2 -

41、0.13x3 + 0.675x,x3 -0.925x,x4y3 d = 39.79 +0.3167xj -0.7167x2 +0.375x,x2 + 1.025xjx3 -l.9xx4z2s d = 64.76 + 1.092x, -1.342x3 -1.050x4 +1.81 ox? + 2x,x3(2) 四種化學組分及其交互作用對水泥各齡期強度的影響排序為：id x2(46.7%)>x1x4(22.7%)>x,x3(16.5%)>xi(8.5%)>x3(5.7%)3d xix4(37.3%)>x2(24.4%)>x1x3(20.1%)>xi(10.

42、8%)>xix2(7.4%)28d x3(22s%)>x3222%)>xx3(19a%)>x(is3%)>x4(17.6%)(3) sd與pam的交互作用對整個齡期強度的提升是冇利的，并通過重疊 等值線圖給出了四種外加劑的復配方案：當pva的摻量為0.75x 10' pc的摻 量為0.5x 10"4時，sd和pam的復配可行區(qū)域里各齡期的強度都能有效提高。 sd和pc之間的交互作用有利于提高水泥的1 d和3 d強度，其交互作用對1 d 和3 d強度提升分別產(chǎn)生22.7%和37.3%的貢獻作用。(4) 水泥砂漿強度的提高不僅僅是因為冇機硅消泡劑得存

43、在，產(chǎn)生了一個低孔隙率密實結構，還因為聚丙烯酰胺官能團與水泥之間的化學作用，產(chǎn)生了陽離 了-聚合物復合的穩(wěn)定分子結構，提高了強度。參考文獻i 胡曙光.先進水泥基父合材料m.北京：科學出版社，2009.f2 rai u s，singh r k. effect of polyacrylamide on the different properties of cement and mortarfj.materials science and engineering(a)，2005, 392: 42-50.3 sun z z, xu q w. micromechanical analysis of p

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