研究了玄武岩石粉的粒径和替代率0、10%、20%、30%(等质量替代水泥)对高性能混凝土(HPC)工作性和抗氯离子渗透性能的影响,并结合压汞分析技术从微观角度探讨了玄武岩石粉的作用机理。结果表明:随着玄武岩石粉粒径和替代率的增加,HPC的流动度和初凝时间均呈增大趋势;随着玄武岩石粉替代率的增加,HPC的电通量先减小后增大;随着玄武岩石粉粒径的增加,HPC的电通量呈增大趋势;玄武岩石粉的粒径对HPC抗氯离子渗透性能的影响与其替代率紧密相关,当替代率较低时,粒径越小,HPC的抗氯离子渗透性能越好,而当替代率较高时,减小粒径对HPC抗氯离子渗透性能的改善效果不大;玄武岩石粉的填充效应和潜在活性可以提高基体的密实度,从而提高HPC的抗氯离子渗透性能。

在聚灰比为0、1%、3%、5%的情况下,研究了丁苯橡胶对泡沫混凝土干密度和抗折、抗压强度的影响,并通过显微图像处理和SEM从孔结构角度分析了丁苯橡胶对泡沫混凝土的改性机理。结果表明:随着聚灰比的增加,泡沫混凝土的孔隙率和平均孔径均呈先增后减的趋势,孔隙圆度值略有降低,导致干密度和抗压强度均先减小后增大,抗折强度先略有降低后快速增大。

采用料浆容重法进行配合比设计,分别制备了表观密度为600、800、1000、1200 kg/m3的微孔混凝土,并研究了表观密度与孔结构对微孔混凝土性能的影响。结果表明,所制备的微孔混凝土抗压强度在1.68~10.57 MPa之间,导热系数在0.081~0.140 W/(m·K)之间,吸水率在29.76%~48.16%之间,且微孔混凝土的表观密度对上述性能的影响具有明显的规律性。孔结构测试结果表明,孔隙率、孔分布均匀性、平均孔径大小等因素对微孔混凝土性能也有一定的规律性影响。

对比研究了碱矿渣(AAS)混凝土和普通硅酸盐水泥(OPC)混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。以硫酸钠和硫酸镁溶液为侵蚀介质,研究了AAS混凝土和OPC混凝土的质量损失、抗压强度和线性体积膨胀率,并采用压汞孔隙率分析仪(MIP)和扫描电子显微镜(SEM)表征了混凝土的微观结构。结果表明:相较于OPC混凝土,经硫酸盐侵蚀的AAS混凝土抗压强度较高,且质量损失率和线性体积膨胀率较小;相较于OPC,AAS的孔结构更致密,有助于抑制孔溶液的运输和SO42-的侵蚀。因此,AAS混凝土表现出更优异的抗硫酸盐侵蚀性能。

研究了不同粉煤灰掺量的碱矿渣-粉煤灰砂浆在20℃、200℃、400℃、600℃、800℃下力学性能的变化规律,并通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和压汞法(MIP)分析了浆体的水化及孔结构。结果表明:掺粉煤灰可优化浆体的孔径分布,降低内部孔隙率,提高砂浆的耐高温性能,粉煤灰的适宜掺量为30%~50%;200℃时,掺30%粉煤灰砂浆的抗压强度最高,较20℃时提高了49.3%;600℃时,发生了固相反应,C-S-H凝胶减少,少害孔(20~50 nm)数量增加,砂浆保持了与20℃相当的抗压强度;800℃时,浆体生成大量钙黄长石,砂浆的抗压强度为20℃时的11.5%,基本失去工作性能。综合考虑,碱矿渣-粉煤灰砂浆的使用温度不宜超过600℃。

研究了锂渣粉(含水率10%)对超高性能混凝土(UHPC)工作性、强度、收缩性能和孔结构的影响,并采用XRD和SEM分析了掺锂渣粉UHPC的水化产物和微观结构。结果表明:随着锂渣粉掺量的增加,UHPC的流动度降低,28 d抗压、抗折强度均呈先增大后减小的趋势,且当锂渣粉掺量为10%时强度达到最大;锂渣粉掺量越大,UHPC的收缩越小,这主要归因于锂渣粉中的水分在基体中起到了较好的内养护作用;随着锂渣粉掺量的增加,UHPC的孔隙率先减小后增大,其中,掺10%锂渣粉UHPC的孔结构较为致密。

以碱渣、MgO、MgSO4·7H2O等为主要原材料,制备了轻质碱渣-氯氧镁水泥基材料,研究了养护温度、发泡剂掺量、稳泡剂掺量对轻质碱渣-氯氧镁水泥基材料性能的影响,并对其孔结构进行了分析。结果表明:当养护温度为60℃、发泡剂掺量为5%、稳泡剂掺量为6%时,轻质碱渣-氯氧镁水泥基材料的各项性能最优,干密度为597 kg/m3、抗压强度为2.7 MPa、导热系数为0.21 W/(m·K)、吸水率为15.1%、软化系数为0.83、28 d收缩率为0.17%。

研究了凝灰岩粉的掺量和比表面积对水工混凝土耐久性能(抗渗性能、抗冻性能、抗硫酸盐侵蚀性能)的影响,并通过压汞法从微观层面对掺凝灰岩粉水工混凝土的孔结构进行了分析。结果表明:当凝灰岩粉的比表面积为352 m2/kg,且掺量控制在30%以下时,有利于改善水工混凝土的抗渗性能和抗硫酸盐侵蚀性能;凝灰岩粉的比表面积越大,对水工混凝土中小孔的填充作用越好,但对大孔的填充作用不明显。

研究了蔗渣灰等质量替代水泥对砂浆力学性能、抗氯离子渗透性能和抗碳化性能的影响,分析了蔗渣灰对砂浆孔结构的影响机理。结果表明:随着蔗渣灰掺量的增加,砂浆的抗压、抗折强度均呈先增大后减小的趋势,抗氯离子渗透性能和抗碳化性能也呈相似的变化规律;蔗渣灰的最佳掺量为15%,此时,试件的抗压强度较对照组提高了9.8%,氯离子扩散系数减小了26.2%,碳化深度降低了3.8%;掺入适量蔗渣灰可有效降低砂浆基体的孔隙率,减少多害孔,优化孔结构,提高密实性。

研究了不同硅灰掺量对超高性能混凝土(UHPC)拌合物性能、力学性能的影响,并通过水化程度、孔结构、界面黏结强度等测试方法探讨了硅灰对UHPC性能的提升机理。结果表明,掺入硅灰可从微观和细观层面促进水泥水化、优化孔结构、提升钢纤维与基体的黏结性能,从而提升UHPC的力学性能。当硅灰掺量在20%范围内时,提升效果随着硅灰掺量的增加而增大;当硅灰掺量超过20%时,硅灰的高需水量特性开始显现,使得UHPC拌合物的黏度大幅增加,不利于浇筑成型和气泡排出,使UHPC内部缺陷增多导致其抗压强度下降;硅灰在UHPC中的推荐掺量为10%~20%。