以聚乙二醇单甲醚(MPEG-2000)作为主链,磷酸作为末端吸附基团,合成了低分子磷酸基减水剂PM-2,分析了红外吸收光谱、凝胶渗透色谱,并研究了PM-2的分散性能、黏土敏感性、水泥对其的吸附性、对水泥水化热的影响及在混凝土中的应用效果。结果表明:与聚羧酸减水剂PCE-1相比,所制备的PM-2的分散性保持能力强,黏土敏感性低,水泥颗粒对其的吸附量少,同时具有一定的延缓水泥水化的效果,但减水效果相对较低;通过PCE-1和PM-2复配可以显著提升混凝土的坍落度及其保持能力,且不会降低混凝土强度。

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。

采用非接触电阻率测定仪测定了掺聚羧酸高性能减水剂(PC)水泥浆体的电阻率。结果表明:在水化早期(<800 min),掺入PC的水泥浆体电阻率较空白组低,之后PC掺量较低(0.05%)的水泥浆体电阻率超过了空白组,1160 min后,PC掺量0.15%的水泥浆体电阻率也超过了PC掺量0.10%的水泥浆体,且继续增加PC掺量,水泥浆体的电阻率下降;增加PC掺量可以延后水泥浆体的电阻率变化率峰值的出现;在溶解阶段(约0~120 min)中,随PC掺量的增加,电阻率的变化率逐渐下降,水泥水化的瞬时电阻率先增加后降低;掺PC的水泥浆体电阻率最低点出现时间逐渐延长,掺入PC后,0~40 min内水泥浆体瞬时电阻率变化率的绝对值增加。

基于正交设计方法,在水胶比为0.3的条件下,研究了0、20%、40%的粒化高炉矿渣(GGBFS)和0、1.5%、3.0%、4.5%的CaSO4对高强混凝土凝结时间、收缩性能的影响,并采用XRD分析了水化过程。结果表明,掺入GGBFS和CaSO4能缩短凝结时间;复掺20%GGBFS和CaSO4的高强混凝土抑制自收缩效果优于复掺40%GGBFS和CaSO4的高强混凝土;复掺40%GGBFS和4.5%CaSO4能有效降低高强混凝土的干燥收缩性能。XRD结果表明,掺入GGBFS和CaSO4有利于水泥的水化反应,促进水化产物的生成。

造纸工业产生的纸浆废液因化学成分复杂,难以得到高效利用。试验研究了利用纸浆废液木质素磺酸盐接枝萘磺酸盐中间体改性制备的新型减水剂(PLGN)对水泥浆体的流动性、水化进程及硬化浆体微结构的作用。结果表明,PLGN能够改善水泥浆体的流动性,并具有缓凝作用;加速水泥初始期水化速率,使水化诱导期延长,但对第二水化放热峰值无影响;PLGN可提高后期水泥水化程度,使水泥石结构更加均匀密实。

随着工业化的发展,大量含锌废物对环境造成了严重污染,采用水泥对含锌废物进行固化是常用的处理办法。而确定锌化合物对水泥水化历程作用的机理是固化利用和建筑功能化应用的前提。本文综述了国内外锌化合物改变水泥水化历程的研究进展,指出了目前研究中存在的不足,并结合研究现状对下阶段研究方向进行了展望。

利用菱镁矿尾矿煅烧制备轻烧氧化镁补偿蒸养水泥浆体的自收缩。通过测定水泥胶砂流动度和3d强度来确定氧化镁的合适掺量。通过XRD和TG-DTA表征水泥浆体中氧化镁的水化进程,并结合压汞法(MIP)和场发射扫描电镜二次电子成像(FESEM)分别对浆体的孔结构和氧化镁水化产物的微观形貌进行分析。结果表明,氧化镁在蒸养过程中迅速水化,使得浆体的孔隙率略微增大。蒸养后,浆体中氧化镁在原位继续水化,有效地补偿了浆体的自收缩。掺有4%氧化镁的水泥和粉煤灰水泥浆体14d的自收缩值分别减少了33%、17%。

以高吸水树脂(SAP)为内养护水分蓄存载体,采用核磁共振法研究了内养护水分在水泥浆体中的释放规律,探索了其对水泥浆体毛细负压的影响以及参与水化的特征。结果表明,高吸水树脂基内养护水泥浆体的0.1~6ms弛豫峰和32.7~200.9ms、231.0~1629.7ms弛豫峰分别由毛细水、内养护水产生;内养护水分的释放始于水泥浆体水化加速期,内养护时间随蓄水SAP掺量的增加而延长;释放出的内养护水分降低了水泥浆体的毛细负压,同时也促进了水泥浆体的水化;SAP仅控制的是内养护水分的释放速率,内养护水泥浆体与直接增加相同额外水量的浆体后期水化程度相当。

研究了不同钢纤维体积分数(0、2%、3.5%)的超高性能混凝土(UHPC)在密封养护条件下的线性收缩量、温度变化以及水化放热速率随时间的变化规律。结果表明,超高性能混凝土的自收缩过程可以分为四个阶段,分别由温度和湿度控制,且与温度变化以及水化放热数据匹配良好;钢纤维的掺入不改变收缩发展阶段也不改变各阶段的持续时间,但随着钢纤维掺量的提高,有效抑制了UHPC收缩发展程度;通过MANGAT&AZARI纤维收缩抑制模型模拟UHPC自收缩变化,与实测数据的匹配度良好。

通过对水泥水化历程的研究,合成两种特殊聚羧酸系保坍剂SR-1、SR-2,解决高温天气条件下,水泥水化引起的混凝土坍落度损失问题。结果表明,SR-1、SR-2保坍剂相对传统保坍剂,具有缓释时间可控的优势,对混凝土凝结时间、含气量影响较小,并具有一定的减水作用。