主要研究了不同类型聚羧酸系减水剂对水泥砂浆塑阶段性毛细管负压发展的影响。试验结果表明,保坍型和超保坍型聚羧酸减水剂不仅对砂浆流动度损失性能改善明显,而且对砂浆塑性阶段毛细管负压增长速率也有减缓作用。对于C30混凝土筛出的低强度等级水泥砂浆,保坍型聚羧酸减水剂相对于减水型聚羧酸减水剂能延缓自由水释放,有效降低砂浆初凝前塑性阶段毛细管负压的增长速率,降低砂浆塑性开裂风险。对于C50混凝土筛出的高强度等级水泥砂浆,超长保坍聚羧酸减水剂降低砂浆初凝前塑性阶段毛细管负压的增长速率有限,与缓凝剂配合可实现有效控制砂浆塑性开裂。

合成了马来酸二乙二醇单丁醚的酯类单体,将其与甲基烯丙基聚乙二醇和丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(MAS)、过硫酸铵(APS)等共聚成一种具有良好分散性与保坍能力的减缩型聚羧酸系减水剂SRPC-7。结果表明:2.0%的SRPC-7溶液表面张力为35.2 mN/m,低于普通聚羧酸系减水剂PC的表面张力(53.9 mN/m);掺两种聚羧酸减水剂的砂浆与混凝土试件收缩率均低于空白组,掺SRPC-7的砂浆试件28 d收缩率下降了39.5%,掺SRPC-7的混凝土试件28 d收缩率比为55.4%,SRPC-7有利于提高混凝土的抗收缩开裂性能。

以过硫酸铵(APS)为引发剂,异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、改性丙烯酸酯类化合物(MAE)为原料,利用自由基共聚反应制备早强型聚羧酸系减水剂。运用正交试验分析法,探讨了原料比例、用量等因素对减水剂性能的影响,综合考虑得出最佳配方。相比市售减水剂,利用最佳配方自制的早强型聚羧酸系减水剂具有更高的减水率和更好的分散性,且混凝土的早期强度明显提高。

研究了可溶性碱(K2CO3)对掺聚醚型聚羧酸减水剂(PC-1)和聚酯型聚羧酸减水剂(PC-2)的水泥水化热、凝结时间的影响,并对水化产物进行了X-射线衍射分析。结果表明,在掺PC-1或PC-2的水泥中,适当增加可溶性碱含量能降低水化放热速率以及放热量,能明显缩短单硫型水化硫铝酸钙(AFm相)的形成时间,加快水泥的水化进程。当PC-1掺量较低时,少量的可溶性碱对浆体有缓凝效应,过量(大于0.12%)则表现为促凝效应。当PC-1掺量较高(大于0.30%)时,可溶性碱对浆体表现出促凝效应;而对掺PC-2的浆体而言,增加可溶性碱含量能很大程度缩短浆体凝结时间。掺PC-1能使Ca(OH)2(CH相)含量明显增多,可溶性碱则能进一步促进C3S和C2S的深度水化;而在掺PC-2的水泥中,增加可溶性碱含量则会减缓水泥后期水化。

以甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(MAA-MPEG)和甲基丙烯酸(MAA)为主要原料,通过自由基共聚合反应制备了聚羧酸系减水剂,研究了减水剂的侧链聚合度、MAA/MAA-PEG比、分子量以及时间对水泥颗粒Zeta电位绝对值的影响。结果表明,随着侧链聚合度的增加,Zeta电位绝对值逐渐增大至趋向恒定;大分子量减水剂有利于增加水泥颗粒的Zeta电位绝对值;掺高分子量聚羧酸系减水剂试样的Zeta电位随时间的延长逐渐增加,而掺低分子量减水剂试样的则逐渐减小;增加减水剂分子中羧基单元的量可以增大水泥颗粒的初始Zeta电位绝对值,但随着时间的延长,Zeta电位绝对值逐渐下降。

研究聚羧酸系减水剂(PC)对水泥水化特性的影响对控制和改善混凝土性能具有理论指导价值。本文采用热活性微量热仪研究了C_3A单矿和C_3A-石膏体系在水和PC溶液中的水化过程,并通过XRD、SEM等方法分析了水化产物的组成和形貌。结果表明:C_3A单矿水化时,PC的掺入能使C_3A颗粒分散更好,增大C_3A与水的接触面从而加速了C_3A的水化速率,促进了C_3AH6形成。对于C_3A-石膏体系,C_3A与石膏的摩尔比为1∶3时,PC的掺入抑制AFt晶体的生成和生长。

根据昆明地方原材料的特性,通过改进机制砂,严格控制含泥量,采用掺聚羧酸减水剂和矿物掺合料(双掺技术)进行配合比优化试验,不仅改善了混凝土工作性,而且大幅提高了混凝土强度及耐久性,在云南地区率先实现了聚羧酸系减水剂在商品混凝土中的应用。

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。