以乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚(EPEG)为大单体,丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为小单体,以双氧水与抗坏血酸作为氧化还原体系,巯基乙醇与次磷酸钠(NaH2PO2)作为链转移剂,合成了聚羧酸减水剂PC-220。通过单因素试验确定了最佳反应参数为底釜pH=5、滴加时间1 h。基于响应面设计方法建立了二次多项式回归方程,以石膏净浆流动度与水泥净浆流动度为响应值,进行响应面优化后,确定了酸醚比为4.24,NaH2PO2用量为0.33%,AMPS用量为0.66%。优化后掺PC-220的石膏净浆流动度相对误差为1.3%、水泥净浆流动度相对误差为0.8%,表明响应面优化可行。应用结果表明,合成的PC-220在水泥基灌浆料与石膏自流平中的使用效果优于PC-530与PC-570。

由无机纳米材料、有机高分子材料等多种外加剂制备了一种新型悬浮稳定剂,通过单因素试验研究了该悬浮稳定剂对水泥基自流平砂浆的工作性、强度、收缩性能、稳定性的影响,并得到了最佳掺量。此外,还对比了悬浮稳定剂和纤维素醚在自流平砂浆中的使用效果。结果表明:所制备的悬浮稳定剂可以取代纤维素醚,降低了自流平砂浆的用水量敏感度,提高了自流平砂浆的后期强度,硬化后收缩率稳定,减小了开裂风险,使用效果比纤维素醚更优。

以普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料制备了一种水下不分散灌浆料,选取硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和无水石膏的三元胶凝体系,采用单因素试验法,研究了水料比、高分子絮凝剂掺量、聚羧酸减水剂粉末掺量这3个关键因素对水下不分散灌浆料流动度、抗分散性、抗压强度的影响,确定出了最佳掺量。结果表明:当水料比为0.14、高分子絮凝剂掺量为0.15%、聚羧酸减水剂粉末掺量为0.55%时,水下不分散灌浆料的初始流动度为258 mm,30 min流动度为256 mm;7 d、28 d水下抗压强度分别为35.76 MPa、53.09 MPa;水下抗分散性为Ⅰ,水下不分散灌浆料的水下抗分散性好,可用于C40混凝土修补加固。

研究了不同机制砂取代率对混凝土表观密度和高温后混凝土试件颜色变化、质量损失以及抗压强度的影响,建立了机制砂取代率与混凝土的表观密度、不同机制砂取代率下的温度与混凝土的质量损失率、不同机制砂取代率下的温度与混凝土的抗压强度损失的关系。结果表明:随着机制砂取代率的提高,混凝土的表观密度逐渐增大;当温度为200~1000℃时,混凝土试件颜色由灰色变至红色再到白色,且温度越高试件开裂及脱落现象越严重,质量损失也越大,全机制砂混凝土的质量损失低于全河砂混凝土;当温度为200℃时,混凝土的抗压强度损失率逐渐降低;当温度超过200℃时,混凝土的抗压强度损失率先升高后降低,20%机制砂取代率下,其抗压强度损失率最高,全河砂混凝土的抗压强度损失率最低;基于试验数据建立的拟合函数的拟合度较高。

研究了石膏浆液pH值、纤维素醚类型、胶凝材料体系、石膏缓凝剂对石膏基自流平砂浆流动性的影响。结果表明:与以上其他影响因素相比,浆液pH值对石膏基自流平砂浆流动性的影响最大;提高石膏缓凝剂用量,在增加流动度的同时也增加了砂浆泌水、沉降程度;以石膏为主要胶凝材料的自流平砂浆中,掺入粉煤灰、矿粉及普通硅酸盐水泥均能提高流动性;缓溶型纤维素醚更适用于石膏基自流平砂浆。配合比优化后的石膏基自流平砂浆流动度高、稳定性好,满足相关标准要求,有效改善了石膏基自流平砂浆目前存在的流动性缺陷问题。

采用异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)作为减水剂合成大单体,通过引发剂进行聚合反应合成石膏基材用新型高性能聚羧酸减水剂母液,将合成的减水剂母液通过离心喷雾干燥技术制备成粉末(PC-GY)。设计正交试验研究了链转移剂用量、酸醚摩尔比、还原剂摩尔比、引发剂用量对石膏净浆流动度的影响,并确定了最优配合比。通过单因素变量试验研究了不同种类聚醚单体、中和固碱量对减水剂减水性能的影响,并通过红外光谱(IR)分析了聚羧酸分子结构。结果表明:合成的PC-GY性能较优,在不同种类石膏中均表现出良好的适应性,并成功应用于石膏基自流平砂浆。

试验研究了不同机制砂取代率对PK-3型板用混凝土工作性、抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量的影响,并对实测弹性模量进行了拟合分析。结果表明:机制砂部分或全取代河砂,改善了混凝土的工作性,提高了混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量;通过回归分析拟合出的弹性模量函数表达式与实测数据拟合度较好;采用机制砂混凝土生产的PK-3型板施工方便、和易性较好,且强度满足要求,脱模后无开裂现象。

套筒灌浆料是装配式建筑钢筋与套筒连接的关键材料,为了满足冬季施工的要求,分别研制出操作时间较长的P-1型和强度较高的P-2型两种负温套筒灌浆料,并对其竖向膨胀率、抗折强度、抗压强度等主要性能进行了测试分析。研究表明,两种套筒灌浆料各项性能指标均符合JG/T 408—2013《钢筋连接用套筒灌浆料》的要求。

负温套筒灌浆料可以满足冬季预制构件灌浆连接的施工要求,矿物掺合料对负温套筒灌浆料性能具有积极影响。为了改善负温套筒灌浆料的性能,在常温套筒灌浆料研究的基础上,确定了负温套筒灌浆料的基本配比,并研究了矿粉、粉煤灰、硅灰等矿物掺合料对负温套筒灌浆料初始流动度、30min流动度和1d、3d、28d抗压与抗折强度的影响。结果表明,三种矿物掺合料对负温套筒灌浆料性能的影响程度为硅灰>矿粉>粉煤灰。

为了研究矿物掺合料对超早强支座砂浆流动性能及力学性能的影响,在普通支座砂浆配比的基础上,通过掺加不同掺量的粉煤灰、矿渣、硅灰、微珠来分别探究对支座砂浆各项性能的影响,再对其进行交叉复掺研究复配试验。结果表明,超细矿粉与粉煤灰存在最佳的掺量区间,最佳掺量为3%~9%,四种矿物组分单掺对短期强度贡献分别为:硅灰>超细矿粉>粉煤灰>微珠;对长期强度贡献分别为:硅灰>粉煤灰>超细矿粉>微珠;对流动度损失敏感程度分别为:超细矿粉>粉煤灰>硅灰>微珠。