为了提高装配式构件的早期强度,加快模具的周转率,采用3因素3水平正交试验,研究了无水硫酸钠、甲酸钙和偏铝酸钠三种早强剂的复掺类型、复掺比例对装配式构件混凝土坍落度和力学性能的影响,并得到了优化后的最佳配合比。结果表明:早强剂的复掺会降低混凝土的坍落度和凝结时间,提高早期强度;综合考虑,确定无水硫酸钠、甲酸钙、偏铝酸钠的最佳掺量分别为0.3%、0.4%、0.1%。

采用等温量热法测定了不同体系的多元胶凝材料水化放热速率和累计放热量,分析了矿物掺合料、温度和早强剂对胶凝材料水化放热过程的影响。基于Krstulovic-Dabic水化动力学模型计算了总放热量、水化时间和反应速率常数等动力学参数,讨论了不同体系胶凝材料水化反应各阶段的反应速率与反应程度的关系。结果表明:水泥、水泥-矿渣多元胶凝材料和水泥-粉煤灰多元胶凝材料的水化动力学过程可分为结晶成核与晶体生长(NG)、相边界反应(I)和扩散(D)3个阶段;在高温下和添加早强剂条件下,多元胶凝材料的水化动力学过程控制阶段为结晶成核与晶体生长(NG)和扩散(D)2个阶段。

从强度、凝结时间、水化热及混凝土工作性、耐久性等方面比较了5种混凝土早强剂在低温环境下的性能差异,综合评价了市售混凝土早强剂的低温使用效果。结果表明:5℃养护下,早强剂使砂浆7 d强度均有一定程度提高,但1 d强度仍比较低,且会使28 d强度倒缩;早强剂的掺入可促进低温下水泥的水化,使水化诱导期缩短,最大放热速率、放热量增大;掺D、E早强剂对混凝土工作性影响不大,满足实际工程施工性能的要求,可一定程度提高混凝土早期强度,但低温早强效果仍有限,且会导致混凝土后期性能下降。

采用水化热法测试了掺晶核型早强剂混凝土中水泥的早期水化程度,研究了水泥的水化程度与混凝土抗压强度之间的关系;建立了早期强度预测模型。结果表明:在相同配合比条件下,水泥的水化程度与混凝土早期强度基本呈线性关系;预测模型对混凝土早期强度发展的预测结果与试验结果吻合较好,相对于基准组,对掺晶核型早强剂混凝土的抗压强度预测精度更高,相关系数可以达到0.9971。

研究了三种低温(-3℃、0℃和5℃)环境下晶核型早强剂对水泥凝结硬化行为的影响,采用TG、XRD、SEM进行了表征,并对其机理进行了分析。结果表明,在低温条件下,晶核型早强剂可以加快水泥水化进程,提高硬化浆体的致密程度,有效缩短水泥凝结时间并提升其早期强度的发展。

高性能修补砂浆能够较好地弥补由环境侵蚀引起的混凝土结构表面破坏、保护层脱落及钢筋外露等缺陷。为研制高性能修补砂浆,首先加入甲酸钙和乙酸钙两种早强剂来提高普通硅酸盐水泥砂浆的早期抗折强度和抗压强度,并探究了聚合物掺量对其黏结强度的影响。结果表明,两种早强剂的最佳掺量分别为1%和0.5%,聚合物的最佳掺量为10%。

研究了水灰比、激发剂高锰酸钾掺量、早强剂三乙醇胺掺量对化学发泡泡沫混凝土干密度和抗压强度的影响。结果表明,适宜的水灰比为0.46,高锰酸钾适宜掺量为5%,三乙醇胺能减少泡沫混凝土密度,但其强度也随之降低,适宜掺量为0.04%。

测试分析了窑灰的物理和化学性能,讨论了其用作混凝土早强剂的性能。结果表明,适量窑灰的掺入具有显著的早强作用,明显增大了水泥诱导期和加速期的水化放热速率,但水化产物未出现明显变化。离子浓度增大导致水泥颗粒溶解和水化产物析出加速是窑灰早强作用的主要原因。

水泥稳定碎石是一种常用的半刚性基层。为了使其快速形成强度,减少对道路运营和社会出行的影响,本文采用无水硫酸钠和三乙醇胺作为外加剂进行单掺和复掺,然后进行无侧限抗压强度试验,对比选出三种24h强度提高效果在60%以上的配方,进行早中期无侧限抗压试验。试验结果表明,加入早强剂的试件组强度明显高于未加入早强剂的试件组,其中24h强度增长率最为明显,最高增长率可达73.8%;同时,早中期强度均有不同程度提高。

研究了高效减水剂、早强剂、引气剂、膨胀剂和缓凝剂对混凝土蒸养强度的影响。实验结果表明,相同水灰比下,萘系高效减水剂对混凝土蒸养强度的提高效果优于聚羧酸高效减水剂和氨基磺酸盐高效减水剂;掺入适量早强剂或膨胀剂均有利于提高混凝土蒸养强度;掺入缓凝剂和引气剂对混凝土蒸养强度不利。