通过塑性强度、静态屈服应力和跳桌流动度的经时变化试验,研究了纳米黏土与减水剂协同作用对3D打印水泥基材料(3DPC)建造性的影响,并以流变性能为参考依据,建立了3DPC建造性的评价指标。结果表明,复掺纳米黏土和增黏型聚羧酸减水剂的3DPC经时塑性强度和经时静态屈服应力均随纳米黏土掺量增加而提高,纳米黏土的适宜掺量为0.8%;当静态屈服应力时变速率为2.0~4.2 Pa/s时,可实现3DPC的挤出性与建造性的协同;在可打印、可建造窗口时间内,3DPC的跳桌流动度为170~190 mm。掺用纳米黏土和增黏型聚羧酸减水剂对3DPC的流变参数进行调控是提高3DPC建造性的有效途径。

水化硅酸钙晶体和胶体是加气混凝土的主要水化产物,晶/胶比是影响加气混凝土强度的关键因素。本文通过对高性能砂加气混凝土和粉煤灰加气混凝土的BSE图像进行处理,计算了两种制品中晶体的体积率和胶体的体积率。分析结果表明,在相同的水热合成工艺条件下,高性能砂加气混凝土的晶体与胶体总体积率为粉煤灰加气混凝土的1.4倍,两种加气混凝土的晶体/胶体体积比分别为1.7和1.2。图像分析法提供了评价加气混凝土水化产物的科学依据和方法。

针对灾后混凝土工程需要快速及时修补的情况,研究了磷酸盐快速修补材料的力学性能、水化产物及微观结构。结果表明：磷酸盐快速修补材料的抗压强度随水胶比和P：M的增大而降低,随着龄期的增长,水胶比和P：M对磷酸盐水泥抗压强度的影响逐步显著。掺加20%粉煤灰或20%磨细矿渣后,快速修补材料抗压强度有所降低,后者更为明显。磷酸盐水泥在3d内强度增长较快,3h抗压强度较高,约为28d的40%~60%。XRD及DSC-TG分析显示磷酸盐水泥主要水化产物为MgNH4PO4.6H2O,SEM结果表明掺合料玻璃微珠和磷酸盐水泥的界面过渡区较为明显,内部结构较疏松。

对海工高性能混凝土的配制与耐久性能进行了研究。采用粉煤灰、矿渣、聚羧酸高效减水剂和纤维素类增稠剂(VMA)外掺技术,通过正交试验设计和配合比优化,选出C40、C45、C50强度等级混凝土最优配合比。结果表明,新拌混凝土初始坍落度为180~200mm,后期强度和耐久性能均满足海工工程设计要求,混凝土氯离子迁移系数DRCM小于4×10-12m^2/s,电通量小于800C,抗冻等级达到F200,抗渗等级远大于W4;通过微观分析,混凝土内部结构致密,有害孔较少,可有效防止环境有害离子的侵蚀。

通过调整大单体烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)的平均分子量,制得了具有较长聚氧乙烯基侧链(PEO)的聚羧酸减水剂PCA-d。利用X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM),研究了掺入PCA-d后水泥早期水化的特点。结果表明,较长的侧链促进了早期C3A的水化,加快了Ca(OH)2的结晶和钙矾石的形成,从而提高了水泥浆体早期力学性能。