本文研究了柠檬酸(CA)和蛋白质类(SC)两种缓凝剂对磷石膏-硫铝酸盐水泥复合胶凝体系性能的影响, 并对其进行流动度、凝结时间、抗压强度测试, 以此来评价复合体系的工作性能和力学性能, 通过分析浆体电导率、物相组成和微观形貌的变化来阐明不同缓凝剂的影响机制。结果表明, 达到相同的凝结时间时, SC作用下复合胶凝体系的强度损失较CA更小。两种缓凝剂的引入对复合体系水化诱导期和加速期都有一定的抑制作用, 同掺量下缓凝剂CA较SC的抑制作用更大。缓凝剂CA会导致二水石膏晶体呈扁平、粗大的结构, 对复合体系的力学性能影响更大; 而SC会使二水石膏晶体的整体尺度增大, 但对晶体形貌影响不大, 对复合体系力学性能的劣化作用更小。

针对半水磷石膏硬化后力学性能低和耐水性能差等问题, 采用硫氧镁水泥对其改性, 研究了硫氧镁水泥掺量对半水磷石膏凝结时间、力学性能和耐水性能的影响, 从微观结构角度分析了硫氧镁水泥改性半水石膏的作用机理。结果表明, 掺入硫氧镁水泥显著延缓了半水磷石膏的终凝时间, 保证了半水磷石膏的施工操作时间。半水磷石膏溶解电离出的硫酸根离子参与硫氧镁水泥水化, 形成稳定的517相填充在二水石膏中, 大幅度提升了半水磷石膏的力学性能和耐水性能。

为了改善磷建筑石膏强度低、韧性差的不良特性，本文在磷建筑石膏基复合材料中掺入不同直径和掺量的聚乙烯醇纤维，通过试验分析探究聚乙烯醇纤维对磷建筑石膏基复合材料工作性能和力学性能的影响。结果表明，聚乙烯醇纤维的掺入能够显著降低浆体的流动度和缩短浆体的凝结时间。同时，聚乙烯醇纤维的掺入可以显著提高复合材料的力学强度，当纤维直径为15 μm、体积掺量为1.6%时，复合材料的力学性能最佳，抗折强度、抗压强度、抗弯强度和抗拉强度分别为10.071、13.25、10.73和2.89 MPa。此外，通过SEM对材料结构的微观形貌进行观察，聚乙烯醇纤维能够分散在磷建筑石膏的孔隙和裂缝中，使复合材料的内部结构更加密实，提高了复合材料的力学性能。

针对地质聚合物需水量大、黏度高的问题，研究了木质素磺酸钠(SL)、聚羧酸减水剂(PC)、萘系减水剂(N)、三聚氰胺系减水剂(M)对赤泥-粉煤灰基地质聚合物性能的影响。通过FTIR、XRD、SEM-EDS分析了减水剂在碱溶液中的稳定性及其对赤泥-粉煤灰基地质聚合物物相、形貌和结构等的影响。结果表明，在相同液固比情况下，四种减水剂均可提高浆体流动度，流动度提高幅度从大到小依次是N、M、SL、PC。掺量不高于原料质量的0.50%时，SL与N对抗压强度有改善作用，对抗压强度的影响由优到劣依次是N、SL、M、PC。减水剂的掺入不会改变地质聚合物的物相组成，SL与N在碱溶液中相对稳定，但是PC与M在碱溶液中的稳定性较差。SL、PC、N、M的最佳掺量分别为0.50%、0.75%、0.50%、0.50%（质量分数）。

为了提高加固、防渗堵漏等工程的注浆质量，往往需要添加改性剂来调控注浆材料的流变性能。本文研究了两种改性剂(早强型注浆改性剂SX-ZJ-Z和高强型注浆改性剂SX-ZJ-G)对注浆材料流变性能的影响，测试了它们在不同掺量(10%和20%，质量分数)以及不同水胶比(W/B=0.25、0.30、0.35和0.40)下的凝结时间、流动度、塑性黏度和屈服应力，并分析了Bingham和Modified Bingham模型对注浆材料流变曲线的拟合度。结果表明：添加SX-ZJ-G能显著延长注浆材料的凝结时间，而添加SX-ZJ-Z会缩短注浆材料的凝结时间；SX-ZJ-G掺入后发挥“滚珠”效应，能大幅提高注浆材料的流动性，但是添加SZ-ZJ-Z对注浆材料的流动性几乎没影响。添加改性剂使水泥浆体由牛顿流体转变为屈服应力流体，呈现出非线性的剪切应力曲线，Modified Bingham模型较Bingham模型有更好的拟合效果。在W/B=0.30、0.35和0.40时，掺入SX-ZJ-Z对注浆材料的塑性黏度和屈服应力影响不大；SX-ZJ-G的掺入极大地降低了水泥浆体的塑性黏度和屈服应力，降幅可达89%以上，改善了注浆材料的流变性能。

为提高磷酸镁水泥的水化性能，利用沸石微粉替代部分氧化镁制备磷酸钾镁水泥，结合凝结时间、力学性能测试和水化放热、物相、微观形貌分析研究掺加沸石微粉对磷酸钾镁水泥基本性能的影响。结果表明：沸石微粉的掺量为8%(质量分数)时，磷酸钾镁水泥的水化凝结时间延长至10.17 min，但同时其7 d抗压强度和抗折强度降低至44.6和8.0 MPa；随着沸石微粉掺量的增加，K型鸟粪石的生成量有所降低；当沸石微粉掺量不超过12%(质量分数)时，磷酸钾镁水泥的水化放热总量提高，但进一步掺加沸石微粉，磷酸钾镁水泥中氧化镁含量降低，磷酸钾镁水泥水化放热降低。

为明确不同注浆材料在机场场道工程中的应用进展，首先介绍了常用注浆材料，并对不同种类注浆材料进行分类，分析了材料的物化特性、反应机理及力学性能，总结了其在机场场道工程中的应用场景。综合分析现有研究表明，水泥基注浆材料、有机高分子材料在机场工程中常用于地基加固和道面病害处理，有机高分子材料具有凝结时间短、强度高等优点，单液水泥浆材料应用广泛，价格合适，但工作性能欠佳。由于不停航施工的原因，机场场道注浆工程要求浆液具有流动性好、快硬早强、固结体强度高等特点，并且具有一定的经济性。掺加其他材料对单液水泥浆进行改性可有效提高其各项性能，目前已广泛应用于机场场道注浆工程。

针对有机污染物和无机金属离子复合地下水污染源的阻截问题, 本文提出了一种以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为改性剂的地质聚合物阻截墙材料设计方法, 并研究了改性剂掺加量对地质聚合物渗透系数、兼容性能、吸附能力及抗压强度的影响。结果表明: 改性地质聚合物在保持良好渗透系数、兼容性能及抗压强度的前提下, 对苯酚-六价铬复合地下水污染源表现出较高的吸附能力, 可作为一种经济有效的阻截墙材料; 当水玻璃掺量为8%(质量分数)、水玻璃模数为1.0、水灰比为0.30、CTAB掺加量为2.0%(质量分数)时, 样品渗透系数为4.61×10-8 cm/s, 抗压强度为6.25 MPa, 对苯酚和Cr(VI)的去除率可分别达57.51%和28.18%。此外, 随CTAB掺加量增大, 改性地质聚合物渗透系数、吸附能力呈上升趋势, 抗压强度则呈下降趋势, 试块表观均未出现劣化现象。

地聚物具有低碳环保的优点, 但低钙粉煤灰地聚物存在黏度高、常温凝结时间过长、强度低等问题。本文研究了液固比、碱溶液浓度、减水剂掺量、矿渣掺量等因素对低钙粉煤灰地聚物流变性能、凝结时间和抗压强度的影响。结果表明: 新拌地聚物的流变曲线与修正Bingham模型的拟合度较高; 屈服应力受矿渣掺量影响最大, 随矿渣掺量增大而增大; 塑性黏度受液固比影响最大, 随液固比升高显著下降。纯低钙粉煤灰地聚物常温凝结缓慢, 初凝时间超过8 h, 终凝时间超过23 h, 当液固比为0.40、碱溶液质量浓度为29%(质量分数)、矿渣掺量为25%(质量分数)时, 初终凝时间分别大幅缩短至54、145 min, 7 d抗压强度达到23.2 MPa。掺加0.3%~0.5%(质量分数)聚羧酸减水剂后, 纯粉煤灰地聚物的28 d抗压强度提高约20%。

本文研究了不同种类的含硫酸盐固废对硅酸盐水泥水化的影响, 测试了含硫酸盐固废水泥力学性能、凝结时间、线性膨胀率随SO3含量变化的规律, 采用化学结合水、XRD和SEM等测试手段揭示了不同含硫酸盐固废对硅酸盐水泥水化的影响机理。结果表明, 随SO3含量增加, 含硫酸盐固废水泥胶砂抗折强度和抗压强度均先增大后减小, 初凝时间和终凝时间均呈增加趋势并在SO3含量达到一定值后增加速度放缓, 线性膨胀率均不断增大。由于不同的含硫酸盐固废的硫酸盐存在形式不同, 硫酸盐溶出的速率也有差别, 与水泥中铝酸三钙反应生成钙矾石(或单硫型水化硫铝酸钙)的速率和数量也不同, 相同龄期下的水化程度也不同, 因此不同的含硫酸盐固废对水泥力学性能、凝结时间和线性膨胀率等性能的影响存在一定差异。