研究了聚羧酸系减水剂配制的海工自密实高性能混凝土的拌合物性能、抗压强度和抗氯盐侵蚀性能。试验结果表明,四种聚羧酸系高效减水剂与海工自密实高性能混凝土胶凝材料的适应性良好,配制的海工自密实高性能混凝土拌合物性能良好,且具有较高的抗压强度和耐久性,能满足海工混凝土结构耐久性的要求。

从聚羧酸减水剂合成设计的角度,研究了AMPS和HEA不同摩尔比对聚羧酸减水剂性能的影响。同时对比了聚羧酸减水剂和萘系减水剂在混凝土强度、收缩率、抗硫酸盐侵蚀方面的性能差异。结果表明:AMPS随着摩尔比的增加,可以有效提升减水剂的分散性,并能降低浆体黏度,表现为余浆含固量的降低,此外,还能缩短混凝土的凝结时间;HEA可以提升减水剂的保持能力,但会增加混凝土的含气量。聚羧酸减水剂与萘系减水剂的对比试验表明,聚羧酸减水剂相比于萘系减水剂有更高的减水率以及更好的耐久性能。

以水泥净浆开裂时间和混凝土28d拉压比为标准,评价混凝土抗裂性能。分析了合成的聚羧酸减水剂中羧基、氨基、磺酸基、羟基、酯基等各官能团比例、聚醚支链长短、减水剂分子量大小等因素对混凝土抗裂性能的影响。实验结果表明:聚羧酸减水剂分子结构中羧基含量增加,羟酯基与羧基摩尔比为1:1.5时,聚羧酸减水剂对混凝土的抗裂性能较好;支链聚合度大,减水剂分子量大,混凝土抗裂性能提高;氨基、磺酸基对混凝土抗裂性影响较小。初步探讨了聚羧酸减水剂提高混凝土抗劈裂性能的机理。

在三个温度(5℃、20℃、30℃)条件下,采用净浆流动度和总有机碳分析仪测量有机碳的方法评价了两种具有不同接枝方式的聚羧酸减水剂(P-酯减水剂和P-醚减水剂)在水泥体系中的分散性能和吸附性能,并系统讨论了吸附量与分散性能之间的关系。试验结果表明:P-酯减水剂的初始分散性能受温度的影响较大,P-醚减水剂的持续分散能力与温度有较大的依赖性;P-醚减水剂的吸附总量小于P-酯减水剂,但具有更好的吸附稳定性;在吸附量对分散能力的贡献率方面,P-醚减水剂具有更大的优势。

从外加剂、脱模材料及配合比等方面分析了各因素对聚羧酸混凝土表观气泡的影响规律及改性方法。研究结果表明,聚羧酸减水剂种类及含气量控制方式对混凝土外观质量影响较大;水溶性脱模剂对聚羧酸混凝土外观的改善效果优于油类脱模剂;在脱模剂中掺入一定量的缓凝剂对混凝土外观质量有一定的改善作用;降低用水量或提高胶材用量能有效提高混凝土的外观质量。

研究了聚羧酸高效减水剂单掺及与早强剂和消泡剂复掺对胶砂试件蒸养强度的影响。试验结果表明:水灰比相同时,单掺聚羧酸高效减水剂由于缓凝和引气作用,会显著降低胶砂试件的蒸养强度,而掺入早强剂和消泡剂可明显改善这种不利影响。降低水灰比并严格控制水灰比,是聚羧酸高效减水剂应用于蒸养混凝土的关键。

研究了聚羧酸减水剂分子结构中几个因素,包括PEO接枝密度、侧链长短、减水剂分子量大小以及小分子单体的引入等,对新拌免压蒸PHC管桩混凝土的静浆流动度、减水剂分散时间以及蒸养强度的影响。结果表明,较低的PEO接枝密度、较长的侧链、适中的链转移剂掺量以及较低的AMPS掺量将提高减水剂的减水率;较低的PEO接枝密度、较短的侧链、较高的链转移剂掺量以及较低的AMPS掺量将缩短减水剂的分散时间;较高的PEO接枝密度、较长的侧链、较低的链转移剂掺量以及更多的AMPS掺量将提高免压蒸PHC管桩混凝土的蒸养强度。

聚乙烯醇纤维增韧水泥基复合材料(Polyvinyl alcohol Fiber-Engineered Cementitious Composites简称PVA-ECC)是一种拉伸变形性能优异的水泥基复合材料,是通过断裂力学和微观力学原理对材料体系进行系统设计和优化得到的复合材料。本文介绍了国内外PVA-ECC的研究情况,并对国产PVA纤维无法应用于PVA-ECC的原因以及PVA-ECC直接拉伸实验方法两个亟待解决的问题进行了论述。

通过聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料试件力学性能试验,得到了应力应变关系曲线和试件的破坏形式。试验结果表明,聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料具有较好的韧性和断裂能和较为优越的物理力学性能。

对聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料棱柱体试件进行了抗折试验,并对抗折试验后的一半试件进行了抗压试验。试验结果表明,随PVA纤维掺量的增加,试件抗折强度大幅提高,抗压强度先略有提高然后降低,纤维在水泥基体中起到了很好的增韧效果。