本文是一篇工程管理论文，本文进一步通过坍落扩展度和J环扩展度试验测试了筛选出的外加剂对自密实混凝土工作性能的影响，并通过对混凝土试件进行了表观质量评价。
第一章绪论
1.1研究背景及意义
自密实混凝土以其优良的填充性和抗离析性解决了钢筋密集结构的混凝土浇筑问题，为了满足自密实混凝土自流平的效果，根据工程需要，可添加多种外加剂，包括减水剂，引气剂，粘度调节剂等，外加剂种类以及外加剂添加的比例往往需要通过大量试验来确定，这要求研究人员在理解到外加剂的作用机理和它们的物理化学属性基础上开展研究。水泥颗粒与外加剂间，各种外加剂间都可能因为物理化学属性的不同出现兼容性问题。水泥水化时，会向溶液中释放钠离子、钾离子、钙离子、硫酸根等无机离子，而由于引气剂与金属阳离子间相互作用[1-4]，它们之间容易络合产生沉淀，导致气泡稳定性不好[5]、引气效果不佳[6-7]。除此外，引气不当，引入有害大气泡时，硬化混凝土表面会出现影响美观的孔洞[8-11]，同时某些聚羧酸减水剂也会向自密实混凝土中引入过量空气[12]，这些不利气泡在混凝土内部形成孔隙而影响结构力学性能[13-17]。为消除引气不当导致的有害气泡，工程中常通过加入消泡剂消泡，然而由于引气剂种类不同等因素，消泡效果也不同[18-19]。
除了引气剂不耐盐以及引气剂与消泡剂适配问题外，粘度调节剂与减水剂间的兼容性问题也需要关注，粘度改性剂可避免混凝土离析、泌水。但某些类型的粘度调节剂和减水剂无法兼容，比如萘系减水剂的存在让羟丙基甲基纤维素醚没能达到期望的增粘效果[20]。由于聚丙烯酸的竞争吸附作用，更少的吸附位点用于聚羧酸减水剂，进而导致浆体流动性变差[21]。
综上，由于外加剂不同的种类、不同的物化性质、无机阳离子类型等因素，引气剂存在耐盐性问题，消泡剂与不同引气剂的组合也并不总能到达合适的消泡效果，而减水剂与粘度调节剂间也会因为不兼容导致外加剂失效，外加剂间不总是达到1+1=2的效果。因此为了探究外加剂与水泥间、不同外加剂间相互作用，以及提出自密实混凝土外加剂配方优化的建议，需要开展外加剂与水泥之间、不同外加剂之间的兼容性研究。
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1.2国内外研究现状
20世纪80年代，日本学者Okamura研制出用于水下施工的免振捣高流态混凝土，随后自密实混凝土（Self-Compacting Concrete，SCC）的概念应运而生。自密实混凝土或者叫自固结混凝土指的是依靠自生重力，在施工中免于振捣或者少量振捣就可自动流平来填充模板的高性能混凝土。在我国规范中，JGJ/T283-2012《自密实混凝土应用技术规程》规定了自密实混凝土的三项性能要求，即填充性、间隙通过性、抗离析性。前两项性能要求反映了混凝土流动属性，由于自密实混凝土的自流平要求，因此自密实混凝土的组成材料除了普通混凝土包含的水泥、水、粗细骨料、减水剂外，视实际工程需要通常可添加如粉煤灰、硅灰、矿渣等辅助胶凝材料，以及额外的外加剂，如引气剂、消泡剂以及粘度调节剂。
外加剂在自密实混凝土中扮演着重要作用，自密实混凝土应具有较低的屈服应力，因此需要添加适量的减水剂来满足自流平性能，减水剂上羧基等锚定基团带有负电，可通过与水泥颗粒间相互作用吸附在水泥颗粒表面，进而破坏水膜，释放吸附在水泥颗粒表面的水分子，通过静电排斥、空间位阻等作用避免水泥颗粒聚集、凝絮。减水剂类型、自身化学结构、阴离子电荷密度、侧链密度等因素都会对自密实混凝土工作性能产生不同程度的影响，Felekoglu等人的研究表明，将聚羧酸减水剂的聚氧乙烯侧链直接接枝到主链上能有效维持自密实混凝土工作性能，而直接通过酯键连接的减水剂不能有效维持混凝土工作性能[22]，Schmidt等人研究了不同温度下，不同阴离子电荷密度聚羧酸减水剂对自密实混凝土流变性能的影响。
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第二章分子动力学模拟粗筛外加剂
2.1模拟方法
分子模拟基于经典牛顿力学，从原子级别的空间尺度和纳秒级别的时间尺度在有限条件下对体系物理化学过程进行考察，原理上分子模拟将模拟体系的微粒视作刚性球，在几百皮秒或几百纳秒内，当粒子发生碰撞时，粒子速度改变，然后计算出碰撞后的新速度，进而根据新速度计算出力。在新的位置继续进行力的计算，进而在有限模拟条件下产生一个描述动态变量随时间而变化的轨迹。对此，分子模拟基本流程如图2-1所示：
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2.2引气剂分子动力学模拟
引气剂和消泡剂涉及到气液界面张力和液液界面张力，而表面张力和界面张力分别都涉及到引气效果和消泡效果，既可以通过试验获得，也可以借助分子动力学模拟计算。表面/界面张力的模拟受到多种因素影响，包括水模型类型，力场，原子电荷等。现存有众多水模型，比如早期的SPC[71]，TIP3P[72]，TIP4P[72]，SPCE[73]，近期的OPC[74]，TIP4P-epsilon[75]等等。不同水模型在模拟纯水各种物理化学性质方面各有不同优势。其中后期开发的OPC等水模型模拟表面张力具有更好的效果[76]。
2.2.1表面张力
溶液中气泡的产生与表面张力有关，模拟的引气剂结构如图2-2所示，为选择合适的水模型，首先用OPC，SPCE，OPC3[77]，TIP4P-epsilon，SPCE-epsilon[78]五种水模型模拟SDS溶液的表面张力，通过模拟结果与试验测得的表面张力差异大小来优选合适的水模型。OPC3，SPCE-epsilon的坐标文件直接使用gromacs自带的三点水模型，同时将gromacs自带的三点水模型非键参数修改为OPC3和SPCE-epsilon的格式，对于四点水模型，OPC和TIP4P-epsilon进行同样的操作。对于描述引气剂等分子的力场，则选用OPLS-AA[79]，CHARMm36[80]，GROMOS54A7[81]三种力场。需要注意的是在gromacs里，GROMOS54A7的非键参数是以C6和C12形式表现的，所以需要将势井深度和范德华半径进行转换，此外，GROMOS54A7力场中没有描述钾离子，因此直接将OPLS-AA力场中的钾离子力场参数经过转换来为GROMOS力场所用。
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第三章 外加剂性能试验研究 ........................ 47
3.1 试验材料 .......................................... 47
3.2 试验仪器 ...................................... 48
3.3 试验方法 ...................................... 48
第四章 自密实混凝土工作性能与表观性能研究 ................................ 67
4.1 试验材料 ........................... 67
4.2 配合比 ........................................... 67
4.3 试验方法 ...................... 68
第五章 结论与展望 ............................ 87
5.1 结论 .................................... 87
5.2 展望 ............................. 88
第四章自密实混凝土工作性能与表观性能研究
4.1试验材料
试验用胶凝材料与外加剂如表4-1所示。试验所用砂来自贵州涟江源建材有限公司，细度模数2.8，级配范围II区。试验采用的粗骨料来自贵州涟江源建材有限公司，选择粒型较好并且极配合格的5~20mm的粗集料。试验所用水为自来水。
工程管理论文参考
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第五章结论与展望
5.1结论
为了筛选出适用于自密实混凝土的外加剂以及分析直链烷基磺酸盐等引气剂耐盐性差引气效果不好、聚羧酸减水剂与粘度调节剂同时使用时减水剂失效等兼容性问题产生的原因，本文基于表面物理化学、计算化学等理论，通过试验与分子动力学模拟结合的方法，对引气剂表面活性、水泥净浆流动性、外加剂与水泥间相互作用、不同外加剂间相互作用等方面开展了研究，在此基础上，进一步通过坍落扩展度和J环扩展度试验测试了筛选出的外加剂对自密实混凝土工作性能的影响，并通过对混凝土试件进行了表观质量评价。主要结论和成果如下：
（1）SDBS具有最好的表面活性，其次是SDS，SDBS表面张力和界面形成能最低，分别为41.37mN/m和-442.48kJ/mol，SDBS与水分子径向分布函数在r=0.174nm处达到峰值；钙离子与引气剂间径向分布函数距离SDS>SLS>SDBS，SDBS耐盐性最差，SDS耐盐性最好；引气剂与水化硅酸三钙吸附能绝对值：SDBS>SDS>SLS，SDBS最容易受到水泥颗粒干扰，引气剂SDS比SDBS更适应用于引气；TBP的桥接系数最低为-11.59，PDMS消泡剂的桥接系数最大为28.63，三种消泡剂中，PDMS消泡效果最好。
（2）溶液中存在钙离子时，PAM氢键数量为97，粘度为12.75Pa·s，没有钙离子时氢键数量为52，粘度为8.02Pa·s，对于HPMC有无钙离子，溶液氢键数量与粘度差别不大，HPAM增粘效果更好；具有相同分子量的外加剂与水化硅酸三钙间吸附能绝对值排序：HPAM>HPMC>PCE，HPAM更能干扰PCE的吸附；聚羧酸减水剂失效归因于两点：PAM吸附能比PCE更负，吸附水泥颗粒倾向更强；粘度调节剂通过钙离子介导的盐桥结构与聚羧酸减水剂结合形成聚集体，让部分减水剂不能吸附在水泥颗粒表面。HPMC更适合作为混凝土粘度改性剂。
参考文献（略）