砂石骨料中附带的黏土矿物对水泥基材料的工作性能具有严重劣化作用，制约了聚羧酸减水剂的分散功能。本文通过Zeta电位、吸光度、X射线衍射等方法研究了聚合氯化铝对聚羧酸减水剂黏土吸附性的影响规律，进而研究了其对掺加钙基膨润土砂浆和混凝土工作性能的改善效果，并探明了相互作用机理。结果表明，聚合氯化铝降低了钙基膨润土对聚羧酸分子的表面吸附量，但不能抑制插层吸附作用，在一定程度上改善了聚羧酸减水剂的黏土耐受性。6%(质量分数)的聚合氯化铝改善了掺加钙基膨润土砂浆和混凝土的工作性能，这为解决实际工程中含泥骨料的使用难题提供了一种性价比较高的新策略。

为解决黏土矿物给实际施工带来的负面影响，以丙烯酸(AA)、异戊醇聚氧乙烯醚(TPEG)和水解聚马来酸酐(HPMA)为原料合成抗泥型聚羧酸减水剂(PCE)，并对其进行结构表征。在添加不同用量和不同黏土矿物的条件下，测试了PCE在净浆、砂浆和混凝土中的分散性；用总有机碳(TOC)测定仪测试了不同黏土矿物对PCE的吸附能力；通过XRD测试了三种黏土矿物与PCE相互作用后的层间距。结果表明：黏土矿物对PCE的负作用和吸附量顺序是蒙脱土>高岭土>伊利土；PCE通过表面吸附与伊利土和高岭土相互作用，通过层间吸附与蒙脱土相互作用。

聚羧酸减水剂(PCE)为改善碱激发矿渣(AAS)胶凝材料的分散性能和工作性能提供了新途径。本文综述了PCE的分子结构和溶解度对AAS浆体分散性能和工作性能的影响,以及PCE对AAS的作用机制。马来酸酐合成的烯丙基聚氧乙烯醚聚羧酸减水剂(APEG PCE)结合钙离子能力比丙烯酸合成的APEG PCE强,分散性能更具有优势; 甲基烯丙醇聚氧乙烯醚聚羧酸减水剂(HPEG PCE)酸醚比7,侧链长度7个环氧乙烷(EO)且具有更多的AAA(A=丙烯酸)和AAE(A=丙烯酸,E=甲基烯丙醇聚氧乙烯醚)的分子结构序列,对提高AAS浆体的流动度和工作性能有利; PCE 在AAS浆体中的溶解度和分散性能没有相关性。最后提出当前PCE在AAS胶凝材料中存在的问题和今后研究的方向,可推动建筑行业的绿色低碳化发展。

为研究聚羧酸减水剂改性水化硅酸钙晶核(C-S-H/PCE)对水泥水化的促进过程，了解C-S-H/PCE对水泥水化的促进作用机理，采用丙烯酸类型的聚羧酸减水剂(PCE-1)和硅烷类型的聚羧酸减水剂(PCE-2)对水热合成的水化硅酸钙(C-S-H/Unmodified)晶核进行表面处理得到聚羧酸减水剂改性水化硅酸钙晶核C-S-H/PCE-1和C-S-H/PCE-2，随后将不同C-S-H晶核添加到水泥净浆中。对C-S-H晶核表面张力和水泥净浆抗压强度、物相组成、水化放热曲线进行了测试，结果表明：PCE-1和PCE-2表面改性导致C-S-H晶核表面接触角从36.9°增加到41.1°和42.9°，造成了沉积相(水化产物)在衬底材料(晶核)表面的晶格失配，抑制了水泥水化产物在C-S-H晶核表面外延生长，降低了C-S-H晶核对硅酸盐水泥水化进程的促进作用，且C-S-H/PCE-2晶核对硅酸盐水泥水化促进作用降低程度明显大于C-S-H/PCE-1晶核。对水泥净浆空隙溶液中PCE的吸附平衡过程测试表明，C-S-H/PCE晶核并非直接引入了新的结晶成核位点，而是通过表面PCE的解吸附暴露出新C-S-H表面，且PCE在C-S-H/PCE晶核表面解吸附过程决定了C-S-H/PCE晶核对水泥水化促进效果。

为了获得稳定分散的水化硅酸钙(C-S-H)晶核, 提高其对水泥水化的晶核诱导效应, 实现水泥熟料的高效利用, 采用自由基聚合制备出了结构中含有不同比例丙烯酸(AA)和硅烷基团(KH570)的聚羧酸分散剂(PCE), 通过溶液沉淀法合成了相应C-S-H/PCE晶核。分别测试了C-S-H/PCE晶核粒径分布、稳定性、晶核界面结合方式。结果表明, 硅烷减水剂显著增加了C-S-H/PCE晶核的稳定性。在PCE分子结构中引入适当比例的KH570能有效调控C-S-H/PCE晶核粒径, 随着KH570比例的增加, PCE在C-S-H表面的吸附方式由Ca2+络合向更加稳定的Si-O-Si化学键合方式转变, C-S-H/PCE晶核粒径先减小后增大。当KH570:AA比例为1时, PCE在C-S-H表面的吸附层厚度最大(2.5 nm), 制备的C-S-H/PCE晶核粒径最小(60 nm)和稳定性最佳, 继续增加KH570比例, PCE在碱性条件下发生PCE分子内脱水缩合过程, 形成网状的硅树脂结构, 对C-S-H/PCE晶核粒径调控不利。

为提升超高性能混凝土(UHPC)工作性能，制备了聚氧乙烯基(EO)聚醚型与环氧丙烷嵌段聚氧乙烯(EO/PO)聚醚型两种不同结构的减水剂(分别简称PCE-1和PCE-2)。通过测试净浆流动度、浆体黏度、总有机碳、表面张力，研究了上述两种减水剂在低水胶比水泥-硅灰浆体中的性能差异，并对相关作用机理进行了探讨。结果表明：在硅灰掺量(质量分数)5%~25%，水胶比0.16条件下，PCE-2相比PCE-1对硅灰具有更强的吸附-分散作用，水泥-硅灰浆体流动度更高；嵌段聚醚结构可调节间隙液的表面张力和黏度，降低水泥-硅灰浆体黏度。

为探究不同酯类单体对缓释型聚羧酸减水剂分散性能及分散保持性能的影响规律和作用机理, 采用不同分子结构酯类单体作为改性原料制备不同缓释型聚羧酸减水剂, 并通过水泥浆体经时流动度、Zeta电位、总有机碳、电导率、傅里叶红外光谱、核磁共振氢谱等测试分析其宏观分散性能及分散保持性能与微观结构的变化规律及作用机理。结果表明: 采用单酯类单体(丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸甲酯)和双酯类单体（马来酸二甲酯）作为功能单体改性的缓释型聚羧酸减水剂分散保持性能较为优异, 4 h时流动度相比初始流动度仍有所提升, 同时相比未改性空白组, 4 h 时流动度显著提升, 后期分散性能更为优异。主要机理为: 碱性环境下酯基在水泥浆体中缓慢水解出锚固基团羧基阴离子, 发挥分散作用; 不同分子结构的酯类单体位阻效应和基团电负性存在差异, 导致水解速率和水解程度不同, 从而使各种缓释型聚羧酸减水剂分散性能及分散保持性能存在差异。

凝灰岩石粉对聚羧酸减水剂（PCs）有一定的吸附性, 使得“有效减水剂”比例降低, 导致PCs性能大大降低。 PCs抗吸附特性具有重要的设计参考意义, 与PCs组成、 结构密切相关。 紫外可见分光光度法（UV）是用于吸附量检测的常用方法, 但对PCs测试还存在较多的不确定性, 给测试带来了困难。 为此, 采用紫外分光度技术及导数光谱处理的方法定量分析凝灰岩石粉对不同侧链长度聚羧酸减水剂的吸附量, 并对试验参数进行了分析与优化。 结果显示, PCs吸收光谱图中无明显紫外特征峰, 增大浓度、 降低溶液pH值时可在190~200 nm波长范围出现假峰, 并通过乙酸分析试剂光谱试验得到证实; 对光谱数据进行二阶导数处理后, 可获得PCs特征峰207 nm, 此特征峰对应的样品吸光度与其浓度间存在良好的线性关系, 相关系数r均大于099; 为了进一步论证紫外吸收光谱法的准确性, 与TOC测定法进行比较, 两者之间呈良好的线性关系, 相关系数r为0997, 这表明UV二阶导数光谱法可为PCs吸附性分析提供一种简单、 快速、 准确、 便宜且无需显色剂的定量测试方法; 从样品测试分析可看出, 凝灰岩石粉对聚羧酸减水剂的吸附随着PCs侧链长度减小而减弱。 研究成果为紫外可见分光光度技术快速检测弱紫外吸收有机物含量提供了新的途径。