合成了一种含不同磷酸基个数的有机磷酸盐缓凝剂,并将其结构、缓凝性能及抗黏土性能进行了测试表征。混凝土试验测试结果表明,合成出的磷酸盐缓凝剂能延缓水泥水化,缓凝作用好,与聚羧酸减水剂(PCE)复配后,提高了聚羧酸减水剂(PCE)的保坍性能。同时磷酸基缓凝剂还具有很好的抗黏土性能,吸附性能测试表明,所合成的磷酸盐缓凝剂能减少蒙脱土对减水剂的吸附。

北方机场道面水泥混凝土对抗冻性和强度的要求较高,在引气混凝土中掺入聚酯纤维,可在满足混凝土抗冻性要求的同时,提高混凝土的强度。试验表明,聚酯纤维掺量存在着最佳含量。在该掺量下,可以有效地提高混凝土冻融后的抗压、劈裂和抗弯拉强度。

研究了聚酯纤维和碳纤维硫铝酸盐水泥混凝土的力学性能。结果表明,在90d龄期时,聚酯纤维和碳纤维硫铝酸盐水泥混凝土的抗压强度分别达到了58.9MPa、52.4MPa,比同龄期素混凝土试样分别提高了25.6%和12.0%;而劈拉强度分别达到了5.77MPa和5.11MPa,比同龄期素混凝土试样分别提高了41.1%和24.9%。碳纤维和聚酯纤维对硫铝酸盐水泥混凝土均有明显的约束裂缝扩展的能力,表现为在28d龄期时,碳纤维混凝土的断裂能达到113.4kJ,比基准混凝土提高了28.1%,而聚酯纤维混凝土的断裂能则达到了139.8kJ,比基准混凝土提高了58.0%。

马歇尔残留稳定度试验和冻融劈裂试验结果表明,加入纤维对沥青混合料的水稳性有明显改善作用,马歇尔残留稳定度从88%提高到92%以上。不同类型的纤维,提高程度略有不同,聚酯纤维稍逊于聚丙烯腈纤维,而聚丙烯腈纤维又弱于其与聚酯纤维混合配方。冻融循环试验结果表明,未掺纤维的沥青混凝土强度损失最大,聚丙烯腈纤维与聚酯纤维混合掺入的沥青混凝土强度损失最小。

形状记忆合金(SMA)驱动下热熔胶水泥基材料具有优良的自修复能力。本文对聚酰胺热熔胶水泥砂浆(PA砂浆)的工作性能、力学性能和耐久性能以及处于多次热循环条件下PA砂浆的力学性能及耐久性能进行了研究。结果表明,体积掺量1%、3%和5%热熔胶的掺入没有降低砂浆的工作性能,反而有略微的提升;随聚酰胺(PA)掺量的增加,砂浆的抗压强度和抗渗性能略有下降,而抗折强度随掺量的增加先增后减;热循环环境中PA水泥砂浆的力学性能与耐久性能都得到了很大的提升,说明PA水泥砂浆在常温马氏体状态、具有预应变的SMA的驱动下具备反复修复水泥基裂缝的潜力。

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。

研究了聚羧酸系减水剂(PC)和萘系减水剂(FDN)单掺及复掺对混凝土坍落度和蒸养强度的影响。结果表明,PC和FDN单掺时,随掺量增大,混凝土拌合物流动性增大,但对强度而言,存在最佳掺量,此时蒸养强度及蒸养后再标养28d强度达到最大。而PC和FDN复掺时,与单掺PC相比,混凝土拌合物流动性降低,在最佳掺量时,蒸养强度和蒸养后再标养28d强度所达到的最大值也降低。

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。