该文档为类型a：单项原创研究报告。

研究背景与研究目的

该研究由韦灼彬、唐军务和王文忠共同完成，研究单位为海军工程大学后勤指挥与工程系，研究发表于《混凝土》(Conrete)杂志2012年第2期，总期号第268期。该文献以“水下不分散混凝土性能的试验研究”为题，采用实验研究方法探讨多种因素对水下不分散混凝土性能的影响。

近年来，伴随着海洋资源开发和水下工程建设的扩展，对混凝土水下施工技术的需求日渐增加。然而，普通混凝土在水下施工中普遍存在分散和离析现象，严重影响工程质量。为解决这一问题，科研人员引入了新型外加剂——水下抗分散剂，以提高拌合物黏聚性，改善混凝土的水下施工性能。本研究旨在通过系统性试验，深入探讨水下抗分散剂、减水剂、水灰比及消泡剂对水下不分散混凝土抗分散性与抗压强度的影响规律。

实验方法与研究步骤

研究以实验为主，共分为以下几个环节：

1. 试验原材料的选取：

   • 使用唐山冀东牌P.O 52.5R级水泥；
   • 河砂作为细骨料，细度模数为3.2，含水率为0.4%；
   • 粗骨料为粒径为5-25mm的人工碎石，连续级配；
   • 拌和用水为自来水；
   • 外加剂包括由海军工程大学天津校区研制的水下快硬抗分散剂及聚羧酸高性能减水剂。

2. 试验方法与标准： 实验严格按照《水下不分散混凝土试验规程》（DL/T5117-2000）、《水工混凝土配合比设计规程》（DL/T5331-2005）及《水运工程混凝土试验规程》（JTG E30-2005）标准执行。混凝土的搅拌采用精确计量法，包括干搅、分次加水等步骤，在出料前额外搅拌2分钟以确保均匀性。

3. 混凝土成型方法： 在水箱中执行混凝土成型试验，水温控制在20±3℃，试模置于水箱中，倒入搅拌好的水下不分散混凝土，静置5-10分钟以排除气泡，初凝前用抹刀抹平，浇筑后在水中养护2d后拆模，样品在水中进一步养护直至测试。

4. 抗分散性检测： 实验采用称重法测量水泥流失量来评估水下混凝土抗分散性能。具体操作包括将混凝土拌合物自由落入装有水的容器中，静置5分钟后取样称量并重复多次，数据取平均值以保证精确性。

5. 变量设计与数据采集： 不同的混凝土配合比以及可控变量抽样，测试其坍落度、抗压强度、以及水泥流失量等指标准确数据。变量包括水下抗分散剂掺量、高性能减水剂掺量、水灰比及消泡剂掺量。

实验结果与分析

1. 水泥胶凝材料比例与减水剂掺量的影响： 研究发现，在掺量相同的情况下，加入不同减水剂（试件C1、C2、C3）后，水下抗压强度呈现先降低后稍有上升的趋势，最终整体强度略有下降。但总体变化幅度较小，可推测减水剂作用主要在于增加流动性，却可能削弱骨料的黏附力。

2. 水下抗分散剂的掺量作用： 随着水下抗分散剂掺量增加，1d水下及水上抗压强度均有轻微下降，表明抗分散剂有可能割弱了部分胶凝性能，但在与高效减水剂复合使用时，能够显著降低用水量，从而间接提升了抗压强度。

3. 水灰比变化的显著影响： 不同水灰比条件下（试件C5、C6、C7），低水灰比混凝土的抗压强度明显提升。当水灰比降至0.42时，较0.50增加了近一倍强度值。这表明降低水灰比能够提升混凝土的密实度，有效阻止水分流失和骨料离析。

4. 消泡剂对抗压强度的改善效果： 消泡剂显著改善了混凝土抗压强度（试件C8、C9、C10），例如掺量为0.06%时，混凝土强度比未加消泡剂时高出近两倍。这主要归因于消泡剂减少了水下抗分散剂引入的混凝土拌合物含气量，从而增强了密实度和强度稳定性。

5. 水灰比对抗分散性的控制作用： 实验表明水灰比越低，水泥流失量越少，抗分散性越显著提高。这得益于较低水灰比提升了骨料黏度，有效降低了离析和分散风险，同时增强了初期水泥水化过程的均匀性。

研究结论与科学意义

1. 本研究确认了水下抗分散剂、高效减水剂、消泡剂及水灰比在控制水下混凝土性能中的关键作用，特别是消泡剂和水灰比调整对抗压强度及抗分散性能的优化效果显著。
2. 研究结果为水下施工提供了重要技术支持，有助于改进传统混凝土施工工艺，提升水下工程的质量和可靠性。

研究亮点与实际应用价值

1. 提出了多因素协同优化的概念，验证了通过复合外加剂调整水下混凝土性能的科学性；
2. 为水下工程提供了系统化的数据参考与混凝土配合比建议。

进一步研究方向

建议未来研究重点关注水下抗分散剂与其他化学外加剂间的协同效应，并结合水下实际环境场景进行长期性能测试，进一步完善实际应用价值。