为了提高铝土尾矿泥(以下简称尾泥)的资源化利用率,根据含水量对广西某岩溶洼地型排泥库的尾泥状态进行了分类,研究了不同状态尾泥对W4密度等级泡沫混凝土工作性、力学性能、体积吸水率和孔结构的影响,并进行了微观分析。结果表明:尾泥状态大致分为可塑态、软塑态、流塑态和高流塑态;采用软塑态尾泥制备的泡沫混凝土性能不满足相关标准要求;采用流塑态和高流塑态尾泥制备的泡沫混凝土性能基本一致,且满足相关标准要求。

采用压汞法测试了不同初始加压时间水泥砂浆的孔结构参数,并计算孔分形维数,研究了初始加压时间与抗压强度、孔结构、孔分形维数之间的关系。结果表明:初始加压时间对砂浆孔隙率和抗压强度的影响显著,加压时间过早或过晚均不利于砂浆抗压强度的发展,初始加压时间宜为养护2.5 h左右;压力成型下砂浆的孔结构具有明显的分形特征,孔分形维数范围为3.0~3.2,孔分形维数与孔隙率存在良好的相关性,能够在一定程度上反映水泥基材料宏观性能的优劣。

分别以NaOH和水玻璃为激发剂,制备了碱激发高炉镍渣混凝土,在碱激发高炉镍渣混凝土的7 d抗压强度与普通硅酸盐水泥混凝土的28 d抗压强度基本相等的条件下,对比了碱激发高炉镍渣混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土的后期(90 d)力学性能、孔结构发展规律和抗氯离子渗透性能的差异。结果表明:碱激发高炉镍渣混凝土的早期(7 d前)强度发展迅速,其中,NaOH激发高炉镍渣混凝土28 d后的强度发展相对缓慢;等强度条件下,碱激发高炉镍渣混凝土的后期抗压强度和劈裂抗拉强度、孔结构和抗氯离子渗透性能均优于普通硅酸盐水泥混凝土,其中,水玻璃激发高炉镍渣混凝土的各项性能最好。

采用单面冻融法,研究了不同甲酸钾除冰液浓度作用下机场道面混凝土冻融前后的性能,并对机场道面混凝土表面剥落物质量、介质吸入率、超声波相对动弹性模量和孔结构进行了测定。结果表明:在除冰液作用下,混凝土的孔隙水饱和度显著提升,使混凝土冻融后的破坏程度加剧;在除冰液浓度作用下,混凝土冻融时的表面剥落物质量和介质吸入率与冻融介质的性质及混凝土孔隙水饱和度有关,大小顺序皆为:6%>12%>24%>0,超声波相对动弹性模量与混凝土内部结构复杂程度有关,除冰液浓度对超声波相对动弹性模量下降影响大小顺序为:24%>6%>12%>0;随除冰液浓度(6%、12%、24%)增加,单面冻融后混凝土的平均孔径呈先增大后减小的趋势。

以石墨和碳纤维为导电相材料,研究了石墨掺量(2%、4%)和养护方式(标准养护、直接电养护)对混凝土抗压强度和微观结构的影响,分析了直接电养护时间与试件内部温度和电阻率之间的关系。结果表明:掺入适量导电相材料可以改善混凝土的力学性能,提高混凝土的导电性能;直接电养护可以提高混凝土的内部温度,促进水化反应进程,提高混凝土的抗压强度,且对早期抗压强度的提高效果更大;随着直接电养护时间的增加,混凝土的电阻率不断增大,导电性能降低;直接电养护可以有效减小混凝土中凝胶孔的孔径,改善混凝土的孔结构。

基于低场核磁共振技术,研究了聚丙烯纤维掺量分别为0、0.6 kg/m^3、0.9 kg/m^3和1.2 kg/m^3以及粗骨料取代率为40%的煤矸石混凝土在冻融作用下T2谱面积的分布与变化特征、内部微观孔结构分布特性以及孔隙冻融损伤规律。结果表明,随着冻融循环次数的增加,T2谱整体呈右移趋势,即向大孔隙方向偏移,且T2谱面积逐渐增大的同时第一峰面积所占百分比在减小,第二峰和第三峰面积所占百分比在增加,表明冻融循环使煤矸石混凝土内部的大孔隙大幅增加,内部出现了明显的冻融损伤;0.6 kg/m^3的聚丙烯纤维对煤矸石混凝土内部孔隙的细化作用最好。

研究了电解锰渣等质量替代0、10%、20%、30%、40%、50%水泥对混凝土抗压强度的影响,采用核磁共振技术分析了掺电解锰渣混凝土微观孔隙的发育规律。结果表明:掺入电解锰渣后,混凝土的抗压强度降低;随着龄期的延长,掺电解锰渣混凝土的抗压强度基本呈先小幅降低后增大的趋势;随着电解锰渣掺量的增加,T2谱图的面积增大,试件的孔隙率增大。

针对超高性能混凝土(UHPC)因胶凝材料用量大、水胶比小导致的体积稳定性问题,采用0、5%、10%、15%、20%陶粒等体积取代细骨料,制备了一种陶粒内养护UHPC,研究了陶粒取代率对UHPC工作性、力学性能、体积稳定性的影响,并运用压汞法、XPS、SEM微观测试方法分析了陶粒对UHPC微观结构的影响。结果表明:陶粒在胶凝材料水化过程中因内部相对湿度差释放水分,促进了水化反应,提高了水化产物的数量,增加了结构的致密性,改善了UHPC的力学性能、体积稳定性和孔结构;但当陶粒超过一定掺量时,也会带来不利影响。

采用体积取代法将气凝胶浆料引入水泥基体中,制备了气凝胶-水泥复合多孔材料(ACPC),结合压汞(MIP)、氮吸附(NAD)和扫描电子显微镜(SEM)对ACPC孔结构和微观形貌进行表征,研究了ACPC的孔结构和硬化性能。试验结果表明,当气凝胶浆料取代量由0增加到66%时,材料孔隙率从23.0%上升至78.1%,平均孔径从45.3 nm增加至198.3 nm。气凝胶的引入可以细化孔结构,材料介孔孔容由0.03 mL/g增加到0.20 mL/g,孔结构得到改善。在水泥浆体中引入气凝胶浆料,可以得到干密度为365~1262 kg/m^3、抗压强度为0.8~24.1 MPa、导热系数为0.066~0.364 W/(m·K)的ACPC。

在钙基脱硫剂团聚体结构模型基础上，利用球-板结构烧结模型，综合考虑体积扩散和表面扩散的共同影响，建立了基于团聚体理论新的烧结动力学方程，并研究了温度、团聚体粒径对CaO烧结的影响。对钙基脱硫剂团聚体烧结过程进行了计算机模拟，在该。烧结模型的基础上，模拟了CaO颗粒空隙结构随温度变化的改变过程，模拟结果与实际情况相吻合，证实该模型是可行的。