近年来,天然砂资源迅速减少,机制砂作为一种绿色经济的天然砂替代品广泛在混凝土中使用。机制砂中含有一定量的石粉,石粉在混凝土中可起到填充效应和晶核效应,但当石粉添加量超过一定范围时则会降低混凝土工作性能。聚羧酸减水剂(PCE)是目前应用和研究最广泛的混凝土外加剂,是混凝土中不可或缺的组分,可使混凝土在保持流动性基本相同的条件下,减少拌合用水量,提高混凝土的强度和耐久性。实践发现在聚羧酸减水剂掺量相同时,掺海南省乐东和海口两地机制砂的混凝土工作性差异明显,导致工程上难以通过聚羧酸减水剂控制混凝土的工作性,为开发对石粉产地不敏感的聚羧酸减水剂即抗石粉型聚羧酸减水剂,本文通过研究聚羧酸减水剂羧酸根密度与侧链长度对掺石粉-水泥净浆流动性、流变性、吸附性等的影响,结合两种石粉的颗粒级配、粒径分布、微观形貌和矿物成分等物化性能,探究聚羧酸减水剂与海南乐东海口两地石粉的相互作用机理,为进一步研发新型抗石粉聚羧酸减水剂提供理论依据。本文首先对海南省乐东采石场生产的石粉(LDSP)和海口采石场生产的石粉(HKSP)的粒径分布、微观形貌及矿物成分进行了分析对比。发现不同地区生产的石粉性能存在较大差异。研究表明:LDSP和HKSP在工程应用中表现出的性能差异主要是由于LDSP是以圆形度较高的大颗粒为主,含有层状白云母结构,易产生层间的吸附和离子交换,而HKSP颗粒较细,且棱角较多,形状不规则,圆形度较差,主要含有链状结构的辉石,以减水剂在石粉表面吸附为主。其次,本文采用水溶液自由基聚合法合成具有不同侧链长度和不同羧酸根密度的PCE,研究PCE侧链长度、羧酸根密度与不同岩性、掺量的石粉之间的相互作用效果。研究发现:长侧链减水剂的空间位阻作用强,净浆流动度好于短侧链。而羧基密度低的减水剂保持较大的空间位阻作用,在净浆中分散效果较好。掺加石粉后,长侧链减水剂在低掺量下使掺石粉水泥浆初始流动度达到26cm;在饱和掺量下短侧链减水剂能获得更好的流动性,大掺量下长侧链减水剂易插入LDSP层间,导致减水剂在水泥表面吸附量较少,分散效果比短侧链差。从流动保持性的结果来看,五种减水剂普遍对LDSP的适应性差,经时损失率大并且随PCE掺量的变化明显。长侧链减水剂中酸醚比为2.5:1的PCE-L1流动度保持性最优。本研究将石粉作为掺合料部分取代水泥,观察石粉的来源地、掺量以及PCE的分子结构对掺石粉-水泥浆表观粘度和屈服应力的作用效果。通过测定水泥浆体的塑性黏度、屈服应力等流变参数的变化,可确定两种石粉掺加量的影响和最优的减水剂类型。结果显示,水泥净浆作为假塑性流体呈现剪切变稀的特点;PCE-L1表现出较好的流动性能,拟合后达到最佳的屈服应力和塑性粘度。在低添加量下,LDSP表现出正效应,浆体粘度略小于净浆。但LDSP的塑性粘度要高于HKSP的,说明HKSP由于粒径较小,易插入胶凝材料缝隙中,提高了水泥浆的流动性。对于石粉与PCE相互作用原理的讨论结果显示,PCE在LDSP上的吸附量明显高于在水泥颗粒和HKSP上的。随着羧酸根密度的增加和侧链长度的减小,PCE的吸附量增大。在PCE溶液中水泥、LDSP和HKSP的电位值均低于在超纯水中的。LDSP和PCE溶液相互作用后的质量损失比空白LDSP的大,说明聚合物的分解造成了质量显著下降,验证了 PCE在LDSP层间插入的机理推断。