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关于二乙醇单异丙醇胺对混凝土力学性能的影响研究
摘要：二乙醇单异丙醇胺具有调节材料的流变学性质、提高研磨效率及选粉效率、降低材料的粘度的作用，简称DEIPA，在水泥助磨剂中的应用非常普遍。近来的一段时期广泛流行的混凝土增效剂多数原理与水泥助磨剂大致相像，其可以通过抑制胶材颗粒之间的团聚、促使颗粒分散而促使水泥水化，进而使混凝土早期强度得到提升。本文探讨了二乙醇单异丙醇胺对混凝土力学性能的影响。
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1、试验用原材料
水泥采用红狮牌P.O42.5普通硅酸盐水泥，详细性能指标参数见表1。其他材料：粉煤灰采用贵州黔西电厂II级灰，该粉煤灰需水量比为96.3%，细度（45μm方孔筛）为22.5%，烧失量为7.1%；外加剂采用贵阳三圣特种建材有限公司生产的聚羧酸缓凝型高效减水剂；细骨料为贵州招商港湾建材有限公司生产的机制砂，该机制砂细度模数为3.11，级配合理，亚甲蓝值1.2，含粉量9.7%；粗骨料为贵州招商港湾建材有限公司生产的碎石。最大粒径25mm，5～25mm连续级配，压碎值10.3%。DEIPA由山东优索化工科技有限公司生产，含量85%，分子式为C7H17NO3，分子量为163.2。
表1水泥主要参数指标
2、试验配比设计
本实验旨在研究分析DEIPA对混凝土性能的影响。先设计试验，观察DEIPA在不同浓度下的状态，再确定一较优浓度，逐步减少胶材用量，同时观察后期强度的增长情况。具体试验配比如下。
2.1 C30试验配比设计
配合比设计见表2。
表2C30试验混凝土配合比设计；表3C50试验混凝土配合比设计
3、力学性能分析
不同质量浓度的DEPIA对混凝土性能的影响性质类似，幅度各有不同。在C30混凝土中，设计的试验由T-1至T-5，DEIPA质量浓度由0递增至8%，掺量均保持0.6%不变。如表4与图1所示，DEIPA的质量浓度由低到高，C30混凝土的7d强度增长值不断增高，最高值高出最低值18.4%，早期提升强度效果显著；随着龄期的延长，C30混凝土的28d强度增长值趋势与7d强度增长值趋势类似，最高值高出最低值20.2%；随着龄期的继续延长，于60d该组试验各样本强度增长值出现了较大的变化，早期增长值高的样本到此时增长乏力，早期增长值低的样本后来居上，由之前的T-1至T-5持续增高变为由T-1至T-5持续降低，最高值T-1高出最低值T-593.0%；在90d时，此趋势被逐渐放大，随着DEIPA的质量浓度增加，由T-1至T-5增长值逐渐降低，并且在样本T-4中，出现强度负增长的现象，T-5中此现象更加明显。
表4C30不同龄期强度增长值；表5C50不同龄期强度增长值
在确定DEIPA使用质量浓度后，随着混凝土体系中水泥掺量降低，DEIPA的掺加对混凝土强度的增长有不同的影响。在C30混凝土中，设计的试验由T-6至T-10，水泥掺由250kg/m3减少至230kg/m3。如表4与图1所示，水泥掺量由高到低，C30混凝土的7d强度增长值不断降低，最高值高出最低值9.6%，早期强度明显降低；随着龄期的延长，C30混凝土的28d强度增长值趋势与7d强度增长值趋势类似，最高值高出最低值42.4%；随着龄期的继续延长，于60d该组试验各样本强度增长值出现了较大的变化，由之前的T-10至T-6持续增高变为由T-10至T-6持续降低，最高值T-10高出最低值T-628.0%；在90d时，此趋势被逐渐放大，随着水泥掺量降低，由T-10至T-6增长值逐渐降低，并且在样本T-6中，出现强度负增长的现象。
图1C30不同龄期强度增长值；图2C50不同龄期强度增长值
如表5与图2所示，在标号为C50的混凝土中，整体强度增长效果趋势与C30混凝土类似，不过整体偏差被放大，趋势更明显；在F-1至F-5试验中，掺加的DEIPA质量浓度由0递增至8%，如表5与图2所示，对比C30混凝土，强度增长值前后倒置的情况被提前至28d，在60d时就出现了三组强度负增长的情况，而在90d时，除去DEIPA掺加质量浓度为0的基准样本，其他样本均出现强度负增长，使用质量浓度最高的T-5样本60天强度倒缩9.7MPa在确定DEIPA使用质量浓度后，在C50混凝土中，设计的试验由F-6至F-10，水泥掺量由250kg/m3减少至230kg/m3。如表5与图2所示，强度增长值前后倒置的情况同样被提前至28d，并且于90d出现两组强度负增长情况，对于比C30混凝土T-6至T-10试验，试验结果趋势随着混凝土标号的提升被放大。
4、结论
综上所述，DEIPA分散于混凝土体系中后，对于水泥起到表面活性剂的作用，降低其表面能，防止其团聚，更好地与游离水接触，极大地促进了水化反应，使混凝土早期强度增长明显；但由于水化反应过于剧烈，产生的水化热破坏了混凝土体系的稳定性，造成了更多的微小裂缝和缺陷，这些问题随着混凝土龄期的增长被逐步放大，以至于强度后期增长乏力甚至于倒缩现象的出现，此类问题于高标号混凝土中体现更加明显。但是随着DEIPA使用质量浓度的降低与混凝土体系中水泥掺量的降低，此情况得以明显改善；在后期强度增长值降低与出现强度负增长的情况主要由以下原因造成。
1）DEIPA促使水泥分散，提高整体水化速率，使得混凝土早期强度增长值高，并造成后期继续参与水化反应的反应物减少，使得混凝土后期强度增长值降低。
2）早期水化反应过快，导致反应产生的水化热过大，破坏了整体的稳定性，产生不可逆的缺陷，随着龄期增长，后期缺陷被放大，造成了混凝土强度负增长的情况。
由此可得出以下结论：
1）高浓的DEIPA对混凝土早期强度的强烈促进作用使得后期强度增长缓慢，且混凝土结构稳定性被破坏，易出现强度负增长现象。
2）逐步降低水泥掺量，在DEIPA的作用下，提高了水泥的利用率，混凝土强度增长值整体趋势走向较为理想。由于各地区原材料性能不同，针对此类物质的可用性，仍需要根据各地区的具体情况来确定，使用时需留意观察混凝土中、后期强度的增长情况。
参考文献：
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刘俊,樊本诚.DEIPA对混凝土力学性能的影响[J].四川建材,2020,46(2):6-7.
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期刊名称：计算力学学报
期刊人气：2529
主管单位：中华人民共和国教育部
主办单位：大连理工大学,中国力学学会
出版地方：辽宁
专业分类：科学
国际刊号：1007-4708
国内刊号：21-1373/O3
邮发代号：8-180
创刊时间：1983年
发行周期：双月刊
期刊开本：大16开
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2020-04-25
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