采用矿渣制备了超硫酸盐水泥,研究了硫酸亚铁和硝酸钙的掺量和掺加方式对超硫酸盐水泥3 d、7 d、28 d和90 d抗压、抗折强度的影响。结果表明:单掺适量硫酸亚铁时,超硫酸盐水泥各龄期的抗压、抗折强度均有所提高,但掺量过大(>0.5%)时对早期(3 d)抗压、抗折强度不利;单掺硝酸钙时,超硫酸盐水泥各龄期的抗压、抗折强度均有所降低;复掺硫酸亚铁和硝酸钙时,超硫酸盐水泥各龄期的抗压、抗折强度较未掺和单掺时均有明显提高,其中,复掺1.5%硫酸亚铁和2.0%硝酸钙对强度的提高效果最好。

研究了分别单掺与混掺PVA纤维和POM纤维对工程地聚合物复合材料(以下简称EGC)早期力学性能的影响,并进行了XRD和SEM分析。结果表明:单掺PVA纤维能较好地提高EGC的抗折强度;单掺POM纤维对EGC弯折次数的提高效果明显;与单掺纤维相比,混掺适量PVA纤维和POM纤维能够更加均衡地改善EGC的脆性;PVA纤维主要通过与基体间的黏结作用改善EGC的脆性;POM纤维主要通过与基体间的摩擦、切削作用消耗断裂能,从而改善EGC的脆性。

测试了不同质量比的石墨烯-羧基化碳纳米管(G-CNT)水泥基复合材料在25、200、400、600℃下的质量损失、抗压强度和抗折强度。结果表明:400℃以内,添加G-CNT复合材料后水泥基复合材料的残余力学性能显著提高,对质量损失的影响较小,水泥基复合材料的耐高温性能提高;400℃时,掺入0.10%CNT和0.05%G的水泥基复合材料的抗压强度仅下降了21.43%;400~600℃时,结合XRD和SEM结果可知,水泥基复合材料的微观结构严重破坏,力学性能显著下降;G5C10组为最佳配比,25~400℃时,在最佳配比下,G、CNT复掺后可以延缓或抑制因为高温爆裂引起的微孔隙和裂缝的扩散,形成致密化结构,进而提高水泥基复合材料的耐高温性能。

分别设计了普通混凝土和超高性能混凝土(UHPC)的配合比,研究了振动搅拌和普通搅拌对混凝土性能的影响。结果表明:对于C30和C40普通混凝土,振动搅拌可以明显提高其工作性,而对于C50普通混凝土,振动搅拌对工作性的提高有限;振动搅拌能稳定提高普通混凝土的匀质性和抗压强度;振动搅拌能明显提高UHPC的工作性,改善纤维团聚现象,但不能保证纤维的乱向分布;振动搅拌可以提高UHPC的抗压强度,降低其抗折强度。

对比了甘肃本地五大产地机制砂的基本性能,研究了不同产地机制砂对UHPC性能的影响。结果表明:不同产地机制砂由于原石的不同,性能会存在一定差异,其中差异最为突出的是压碎值,最大相差高达80%;不同产地机制砂制备UHPC的7 d抗压强度在112.80~161.60 MPa间、28 d抗压强度在102.50~153.80 MPa间;不同产地机制砂制备UHPC的7 d抗折强度在22.00~29.10 MPa间、28 d抗折强度在22.80~29.20 MPa间;不同产地机制砂UHPC的微观结构和水化产物也存在一定差异,但微观结构基本为孔隙率较小的致密结构。在UHPC材料设计与质量控制中,应考虑机制砂产地的差异性。

研究了纳米SiO2对污泥焚烧灰-水泥复合胶凝体系性能的影响,并对其水化程度进行了分析。结果表明:随着污泥焚烧灰掺量的增加,复合胶凝体系的标准稠度用水量增加、凝结时间延长,水泥胶砂流动度降低、抗压和抗折强度降低;纳米SiO2的掺入在一定程度上缩短了复合胶凝体系的凝结时间,提高了水泥胶砂的强度,但对工作性不利;掺入纳米SiO2后,复合胶凝体系7 d内的化学结合水生成量和生成速率较高,纳米SiO2对复合胶凝体系早期水化影响较大。

为了探究主要原材料对适用于预应力预制道面板的活性粉末混凝土(RPC)强度的影响,针对适用于预应力预制道面板的RPC配合比,以水胶比、钢纤维掺量、减水剂掺量为变量,在标准养护和70℃水中养护的条件下,制作了不同配合比RPC试件,进行了抗压强度和抗折强度试验研究。研究结果表明:在一定范围内,RPC试件的强度随着水胶比的增大而降低,随着钢纤维掺量的增加而提高,当减水剂掺量为1.7%~1.9%时存在最大值;综合考虑和易性和强度的要求,建议预应力预制道面板用RPC的最佳配合比为水胶比0.19、钢纤维掺量6%、减水剂掺量1.8%。

研究了不同掺量PVA纤维水泥胶砂经浓度为10000 mg/L和30000 mg/L的硫酸钠溶液侵蚀后的抗压强度和抗折强度变化规律,并以抗折抗蚀系数为指标评价了碱环境下PVA纤维对水泥胶砂抗侵蚀性能的影响。结果表明:随PVA纤维体积掺量的增加,水泥胶砂拌和物的流动度逐渐减小;经硫酸钠溶液侵蚀后,各组试件的力学性能和抗折抗蚀系数均有不同程度降低,高浓度和长侵蚀龄期对水泥胶砂的抗侵蚀性能影响较显著;对比基准组,掺入PVA纤维可有效提高水泥胶砂的力学性能和抗折抗蚀系数,且PVA纤维体积掺量为0.2%时效果最好。

采用正交试验法研究了防水剂掺量、减水剂掺量、聚丙烯纤维掺量和水胶比对混凝土路面砖力学、抗冻及抗盐冻性能的影响。结果表明:随着防水剂掺量的增加,试件的抗折强度先增大后减小,强度损失率和单位面积质量损失减小;随着减水剂掺量的增加,试件的抗折强度增大,强度损失率和单位面积质量损失减小;随着聚丙烯纤维掺量的增加,试件的抗折强度增大,强度损失率和单位面积质量损失减小;随着水胶比的增加,试件抗折强度先增大后减小,强度损失率先减小后增大,单位面积质量损失增大;综合考虑力学性能、抗冻性能和抗盐冻性能,推荐混凝土路面砖的防水剂掺量为2.0%、减水剂掺量为2.0%、聚丙烯纤维掺量为0.5%、水胶比为0.25。

为了研究橡胶粉和纤维不同掺量协同作用对路用混凝土的抗折强度和延性等力学性能的影响,进行了22组试验,分别对基准混凝土、橡胶粉混凝土和橡胶粉纤维混凝土进行了抗压强度、抗折强度和劈裂强度试验。试验结果表明,橡胶粉-纤维可改善路用混凝土的韧性,对于60目橡胶粉+10mm纤维混凝土,橡胶粉掺量控制在6%以内,纤维掺量控制在0.5%以内为佳;对于60目橡胶粉+20mm纤维混凝土,橡胶掺量控制在2%以内,纤维掺量控制在0.5%以内为佳。