由于我国特殊的能源结构“富煤、贫油、少气”,为了保障我国能源战略安全,国家因势利导,大力发展现代煤化工。然而,大量煤化工项目的建成投产,产生了大量煤气化固废,尤以煤气化产生的灰渣体量最大,难以处理,对环境造成了较为严重的影响。气化灰渣是原煤经高温气化反应后残留的以煤中无机组分为主的固体废弃物,其主要成分是Si O2、Al2O3、Ca O,Fe2O3,与水泥主要成分类似。因此,将气化灰渣用作水泥混凝土的掺合料是最一种较为理想的选择。但是直接将煤化工固废掺混到水泥混凝土当中势必会影响混凝土的性能。混凝土外加剂是一种为改善和调节混凝土的性能而掺加的物质,是制备混凝土不可或缺的材料之一。因此,通过开发高性能混凝土外加剂进而提高煤化工固废改性混凝土的性能是解决我国煤化工固废的一种有效手段。针对以上问题,作者在实验室制备了改性木质素外加剂、萘系外加剂、三聚氰胺系外加剂和聚羧酸外加剂四种外加剂,并对这四种外加剂的官能团和分子量进行了表征。论文进一步研究了单一外加剂、外加剂化学复配和物理复配对煤化工固废改性混凝土性能的影响。研究发现,外加剂复配可以有效提高混凝土性能,并降低外加剂使用成本。在所制备的四种外加剂中,萘甲醛缩合物和聚羧酸外加剂的减水效果最佳;物理复配时,木质素磺酸钠与萘甲醛缩合物复配时,质量比为3:7时减水效果最佳;木质素磺酸钠与聚羧酸减水剂复配时,质量比为4:6时减水效果最佳。而且化学复配效果也明显强于单一减水剂,且减小了添加剂生产成本。论文进一步研究了水泥、气化粗渣、气化飞灰、粉煤灰的物理特性,分析了各自的BET、XRF、FTIR和XPS,粉煤灰比表面积约为水泥4倍,飞灰和粗渣比表面积是水泥的十倍以上。气化粗渣和气化飞灰的主要成分所占比例大小依次是Si O2、Fe2O3、Ca O和Al2O3;粉煤灰的主要成分是Si O2和Al2O3,其次是Ca O;水泥的主要成分是Ca O和Si O2,两者总和约占总成分的68%。对水泥、飞灰、粉煤灰、纯水泥浆体、水泥掺合飞灰的浆体以及水泥掺合粉煤灰的浆体胶凝材料中的主要元素Al、Si、Ca、O结合能进行测试得出结果差异不大,证明在混凝土中采用煤化工固废取代部分水泥是可行的。论文从界面化学的基本理论出发,研究了高效减水剂在气化飞灰、气化粗渣、粉煤灰和水泥表面的吸附规律和静电特性。本文采用紫外可见光分光光度计研究了减水剂在水泥、粉煤灰、气化飞灰、气化粗渣和这些微粒主要成分上的吸附量,以期明确减水剂的吸附作用机制。通过吸附实验发现聚羧酸减水剂和萘系减水剂的吸附效果最好。萘系外加剂和聚羧酸外加剂的Zeta电位最高,表明这两种外加剂在混凝土中具有较高的分散稳定性。