通过聚琥珀酰亚胺(PSI)与氨基开环反应,成功合成了一种新型聚氨基酸衍生型膦酸基减水剂(PSI-g-PEGAP),研究了该减水剂对水泥基材料的影响规律,并与聚羧酸减水剂(PCE)在硫酸盐耐受性方面进行了比较。此外,根据吸附测试、动态光散射表征等,分析了PSI-g-PEGAP与水泥颗粒的相互作用。结果表明:通过引入膦酸基,明显提升了减水剂的减水、保坍性能,且平衡吸附量可增大1倍;与PCE相比,流体力学直径明显增大约10倍,对硫酸盐耐受性也有显著提高。

通过淀粉琥珀酸单酯合成了缓凝型改性淀粉基减水剂(SSHE),分析了SSHE的结构特性和空间位阻效应,研究了SSHE的掺量和凝结时间对水泥净浆的流动度以及对水泥粒子的ξ-电势的影响。结果表明:SSHE是一种具有强缓凝作用的新型减水剂。

为了探究主要原材料对适用于预应力预制道面板的活性粉末混凝土(RPC)强度的影响,针对适用于预应力预制道面板的RPC配合比,以水胶比、钢纤维掺量、减水剂掺量为变量,在标准养护和70℃水中养护的条件下,制作了不同配合比RPC试件,进行了抗压强度和抗折强度试验研究。研究结果表明:在一定范围内,RPC试件的强度随着水胶比的增大而降低,随着钢纤维掺量的增加而提高,当减水剂掺量为1.7%~1.9%时存在最大值;综合考虑和易性和强度的要求,建议预应力预制道面板用RPC的最佳配合比为水胶比0.19、钢纤维掺量6%、减水剂掺量1.8%。

以磷石膏粉、矿粉、粉煤灰和水泥为主要胶凝材料,水玻璃为激发剂,制备了磷石膏复合胶凝材料,研究了水泥掺量(0、5%、10%、15%)和碱当量(0、2%、4%)对磷石膏复合胶凝材料力学性能的影响,并对适用于磷石膏复合胶凝材料的外加剂种类和掺量进行了分析。结果表明:单掺水泥时,随着水泥掺量的增加,磷石膏复合胶凝材料的抗压强度逐渐增大,且当水泥掺量为15%时,28 d抗压强度最大,为22.9 MPa;单掺水玻璃时,随着碱当量增加,磷石膏复合胶凝材料的抗压强度总体呈逐渐增大趋势,且当碱当量为4%时,28 d抗压强度最大;水泥和水玻璃复合使用时的最佳组合为10%水泥+4%碱当量;与聚羧酸减水剂相比,掺萘系减水剂磷石膏复合胶凝材料的28 d抗压强度最高可达39.4 MPa。

为了解决沙漠砂在3D打印混凝土应用过程中存在黏聚性和保水性差、打印性能不良的问题,研究了4种不同掺量外加剂复掺对3D打印沙漠砂混凝土的流动性、凝结时间、建造性和可挤出性的影响。结果表明,沙漠砂作为骨料进行混凝土3D打印是可行的,通过掺入适量的减水剂(PCE)、纤维素醚(HPMC)、可再分散性乳胶粉(EVA)和速凝剂(CA)可有效改善混凝土的可打印性能。当沙漠砂混凝土的流动度在155~180 mm、贯入阻力在10~30 kPa范围内时,其性能满足3D打印混凝土的技术要求;当沙漠砂混凝土的流动度在160~165 mm、贯入阻力在17~23 kPa范围内时,其具有优异的可打印性能。

研究了石材加工产生的废石粉替代部分水泥对3D打印水泥砂浆性能的影响。结果表明:总体上,随着废石粉掺量的增加,砂浆的流动度降低,静态屈服应力提高,但凝结时间变化不明显;通过调整减水剂掺量可以改善废石粉对3D打印水泥砂浆流动性和可建造性的不利影响;废石粉的掺入对3D打印水泥砂浆的力学性能和层间界面黏结强度不利。

通过正交试验研究了水灰比、HTFC掺合料、减水剂、发泡剂对泡沫混凝土性能的影响,改进了用于输送、生产和浇筑的施工设备。结果表明,各因素对泡沫混凝土流动度的影响顺序大小为:发泡剂掺量>水灰比>减水剂掺量>HTFC掺合料掺量。满足实际施工要求的自流平泡沫混凝土的配合比为:水灰比0.5~0.6、HTFC掺合料掺量35%~40%、减水剂掺量1.00%、发泡剂掺量3.0%~3.5%。

从压力、温度、含气量、气泡聚并等角度研究了泵送条件下混凝土工作性变差的原因,提出了相应的解决方案。研究结果表明:在有效减水剂不足的情况下,泵压力可促使浆体发生稠化;含气量损失不是混凝土经泵稠化的原因;气泡排液和聚并会使混凝土经泵稀化;在缓释型聚羧酸减水剂掺量较高的情况下,经泵温升可促使浆体发生稀化;通过调整减水剂组分和掺量可有效缓解泵送条件下混凝土流动性变差的问题。

采用重晶砂、重晶石作为自密实混凝土骨料,通过优化骨料级配、掺入适量的CRT玻璃粉和调整重晶石骨料比例等技术手段,成功配制出了工作性良好、表观密度为3200 kg/m3的自密实重晶石混凝土,并通过正交试验研究砂率、水胶比和减水剂对混凝土工作性和抗压强度的影响。结果表明:随着砂率的增大,混凝土工作性降低,而抗压强度逐渐增强;水胶比增大,V型漏斗时间和抗压强度减少;减水剂用量增加可以提高混凝土的流动性,存在最佳掺量2.4%;使用功效系数法综合分析得到了混凝土的最佳配合比为砂率45%,水胶比0.43,减水剂2.3%。

利用等温吸附、XRD、DTA和化学分析研究了硫酸盐相容型聚羧酸减水剂(PCA)与水泥颗粒之间的相互作用机理。结果表明,聚羧酸减水剂能加速水泥水化初期钙矾石(AFt)和单硫型水化硫铝酸钙(AFm)的形成,并且当水泥中存在石灰石微粉时,还可加速早期单碳型水化硫铝酸钙的形成,从而降低了水泥颗粒对PCA的吸附。由于建立了静电斥力与空间位阻作用协同作用机制,PCA在获得高分散性的同时,使混凝土具有优异的坍落度经时保持性能。硫酸盐相容型聚羧酸减水剂与萘系高效减水剂相容,可共同使用。