采用二乙烯三胺、亚磷酸、甲醛在硫酸催化下通过曼尼希反应合成了两种有机膦缓凝剂(HR-1和HR-2),并通过与聚羧酸减水剂(PCE)复配研究了其对水泥砂浆及混凝土性能的影响。结果表明:合成的有机膦缓凝剂均能有效延缓水泥水化,具有较好的缓凝性能,且HR-2的缓凝效果比HR-1更好;有机膦缓凝剂与PCE复掺,虽降低了PCE的初始分散性能,但提高了保坍性能;有机膦缓凝剂的加入能减小机制砂对PCE分散性能的影响,提高PCE对机制砂的适应性。

通过净浆流动度、流变特性、吸附行为对自研发的减水剂进行了评价,优选出了降黏型超支化聚羧酸减水剂(PCE)。结果表明:同掺量时,超支化PCE-2、PCE-3的流动度大于梳状PCE-1;随着时间的延长,PCE-1流动度逐渐降低,而PCE-2和PCE-3的流动度在60 min内不损失,且略有提升;相同剪切速率下PCE-2和PCE-3的剪切应力和黏度均明显低于PCE-1,PCE-1存在剪切变稠现象,尤其是低水灰比(0.2)时剪切变稠现象更明显;PCE-2和PCE-3的吸附量远高于PCE-1,低水灰比(0.2)时PCE-1的吸附量与PCE-2和PCE-3的差距变小,但PCE-1在20 min后吸附量增长缓慢,明显低于PCE-2和PCE-3。降黏型超支化聚羧酸减水剂在实际工程应用中效果较好。

以丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、封端酰胺磷酸酯和甲基丙烯基酒石酸单酯为功能单体,通过对这几种功能单体缓释特点进行分类,科学地设计了聚羧酸减水剂的分子结构,制备了三种不同释放时间的保坍型聚羧酸高性能减水剂(即早期释放型、中期释放型和中后期释放型)。采用凝胶色谱仪对三种保坍型减水剂进行了GPC分析,研究了其释放规律以及对不同特征水泥的适应性,并在混凝土实际工程中验证了设计方法的正确性。

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。

研究了两种PCA聚羧酸减水剂对硅质石粉的影响,通过砂浆流动度、吸附行为测试,比较了普通型PCA与抗吸附型PCA-kx之间的性能区别。结果表明:硅质石粉含量超过9%时,砂浆流动度存在较大损失,抗吸附型PCA-kx在水泥颗粒表面具有优先吸附的作用,当硅质石粉含量不超过12%时,具有较好砂浆流动度保持作用。

以异丁烯醇聚氧乙烯醚(HPEG)、丙烯酸(AA)为主要聚合单体,甲基丙烯酸羟乙酯(HEA)部分取代AA,巯基丙酸(MPA)为链转移剂,通过双氧水(H_2O_2)-抗坏血酸(Vc)引发,采用一步合成方法 ,在低温条件下制备了一种缓释型聚羧酸减水剂。研究分析了反应温度、酸醚比、HEA取代量、MPA用量、H_2O_2与Vc摩尔比、滴加时间等因素对合成减水剂产品性能的影响。利用正交试验,筛选出低温条件下较优的合成工艺:反应温度40℃,n(AA)∶n(HPEG)=4∶1,n(HEA)∶n(HPEG)=4.38:1,MPA用量(按HPEG单体质量分数计,下同)为0.65%,引发剂用量为1.17%,n(H_2O_2)∶n(Vc)=2.5∶1,滴加时间3h。当减水剂折固掺量为0.22%时,水泥初始净浆流动度达到280mm,0.5h后净浆流动度达到295mm,1h后净浆流动度达到302mm,相同掺量下与其他减水剂产品相比具有更好的分散性和分散保持性,且胶砂减水率达到37.5%。此外,通过傅里叶红外(FTIR)和热重分...

以C30自密实混凝土为研究对象,研究了单掺和复掺不同类型的减水剂、粉煤灰掺量和砂率对自密实混凝土工作性能和抗压强度的影响,并获得了C30自密实混凝土的最佳配合比。结果表明,高效型聚羧酸减水剂与保坍型聚羧酸减水剂复掺总量0.7%,质量比在3:7时,混凝土的工作性能满足一级性能指标要求,且1h扩展度损失仅为70mm。粉煤灰的掺加能有效改善自密实混凝土的流动性,掺量30%时相比10%,扩展度由590mm提高到690mm,扩展时间T50由14.3s降低至8.4s,且28d抗压强度较空白样仅降低15%。砂率在52%时流动性最好,扩展度为710mm,T50为6.1s,且对抗压强度的影响较低。

采用玻璃平板试验、净浆流动度和自密实混凝土工作性等方法对开发的外加剂进行稳定性评价,优选出高稳定性的外加剂,并研究了不同胶材用量、含气量下自密实混凝土的工作性能和力学性能的变化规律,得出最佳配合比。结果表明,玻璃平板试验可以用来评价外加剂的稳定性,从而选出性能最优的高稳定性外加剂;推荐高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土配合比为总胶材510 kg/m^3,用水173 kg/m^3和含气量在(6±1)%时可以同时满足工作性能、力学性能和板面的质量要求。

莫桑比克马普托大桥是非洲第一大悬索桥,受当地地材的限制,该项目采用了吸水率大于2%的高吸水率粗骨料。为了控制现场混凝土的外观质量,本文设计了一套混凝土外观评价的试验方法和评分标准,考察聚羧酸减水剂、气泡、脱模剂以及成型方式等不同因素对含大吸水率粗骨料混凝土外观的影响,为混凝土现场施工提供参考依据。

结合地铁管片自动化生产线所需混凝土的技术要求配制出不同性能的聚羧酸减水剂。通过测试混凝土的凝结时间、强度和表观质量及两种减水剂母液(S-PCE和H-PCE)的水化热曲线,分析了S-PCE和H-PCE配比对混凝土性能的影响。结果表明,S-PCE在未改变水泥水化机理和规律的前提下,能显著加速水化进程,提前结束诱导期。通过调整H-PCE和S-PCE的比例,可以实现对混凝土凝结时间和早期强度的控制,且对混凝土后期强度没有负面作用。