采用粉煤灰(F)、矿渣粉(Sl)、硅灰(Si)和石灰石粉(L)复合组成5种复合矿物掺合料,研究了复合掺合料的组成和掺量对水泥胶砂流动度、长期抗压强度和抗折强度的影响。结果表明:掺粉煤灰和石灰石粉的FSlL和FL复合掺合料流动性较好,流动度比达到110%以上;掺硅灰的FSlSi和SlSiL复合掺合料流动性较差,流动度比在80%左右;5种复合掺合料在30%、40%、50%掺量下,胶砂试件720 d抗压强度和抗折强度均达到纯水泥试件的110%~120%;FSlSi、FSl和FL复合掺合料随着掺量的提高,长龄期胶砂抗压强度有所增加,抗折强度发展趋势与抗压强度相同;SlL和SlSiL复合掺合料随着掺量的提高,长龄期胶砂抗压和抗折强度均略有下降。

以磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、生石灰为主要原料制备了磷石膏基复合材料,研究了磷石膏基复合材料性能的影响因素,并通过多变量数值分析得到了最优配合比。结果表明:当磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、生石灰的质量比为1∶0.4∶0.06∶0.03时,制备的磷石膏基复合材料的抗压、抗折强度均较高;掺入6‰防水剂对磷石膏基复合材料的抗压强度提升较大,复掺3‰减水剂+3‰防水剂对抗折强度提升较大;当水胶比为0.38~0.40时,磷石膏基复合材料的强度较高;21℃蒸汽养护14 d可使磷石膏基复合材料的强度达到最佳,但蒸汽养护会导致磷石膏基复合材料的吸水率增大、软化系数降低;通过数值分析建立的多变量磷石膏基复合材料的强度计算公式,可以得出单一变量下磷石膏基复合材料的强度值和多变量下磷石膏基复合材料的强度值与对应原材料掺量之间的关系。

对掺加聚丙烯-玄武岩混杂纤维的陶粒混凝土进行了抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度试验,得到了混杂纤维对陶粒混凝土力学性能的影响规律。结果表明:混杂纤维掺量为0.2%时,陶粒混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度提升幅度最大,分别较基准组提高了11.21%、30.73%、15.26%,但掺量过大时陶粒混凝土的力学性能会下降,甚至出现负效应;聚丙烯纤维与玄武岩纤维的混杂比为2∶1时,其对陶粒混凝土的增强效果较好;混杂纤维能增强陶粒混凝土的韧性,对抗折强度和抗拉强度提升效果明显,对抗压强度提升效果较小。

研究了PVA纤维长度和体积掺量对轴心抗压强度和抗折强度的影响,并采用灰色理论模型分析了轴心抗压强度和抗折强度随龄期的变化规律。结果表明:PVA纤维的掺入在一定程度上改善了混凝土的轴心抗压强度和抗折强度;非等时距GM(1,1)模型的预测精度较高。

根据预制装配式混凝土结构常见的破坏形式,对层布式陶瓷纤维混凝土进行了抗折强度试验研究。设计了C20、C30、C40三种强度等级的混凝土试件,研究了陶瓷纤维体积掺量、陶瓷纤维层数对混凝土抗折强度的影响。结果表明:掺入陶瓷纤维可以提高混凝土的抗折强度;综合考虑混凝土的抗折强度、经济性和施工便捷性,当陶瓷纤维体积掺量为0.2%、布置层数为2层时,层布式陶瓷纤维混凝土的抗折强度最佳。

研究了减缩剂(SRA)掺量对超高性能混凝土(UHPC)抗压强度、抗折强度、自收缩和干燥收缩的影响。结果表明:随着减缩剂掺量的增加,UHPC的自收缩和干燥收缩显著降低,特别是早期自收缩减小效果更为明显,但同时会降低试件的抗压强度、抗折强度,且随着减缩剂掺量的增加,抗压强度不断降低。

研究了不同质量比的石墨烯-羧基化碳纳米管对水泥基复合材料力学性能的影响。试验结果表明:掺入石墨烯(G)、羧基化碳纳米管(CNT)后,试件的抗压、抗折强度均出现了明显的提高;相较于单掺G和CNT,复掺0.05%的G和0.10%的CNT(G5C10)时,试件的抗压、抗折强度提高效果更显著,28 d的抗压、抗折强度达62.91 MPa和8.52 MPa,相较于对比组分别提高了37.5%和25.8%。MIP和SEM结果表明,G5C10为最佳掺入比例,此时试件的有害孔大幅减少,在微孔隙裂缝等薄弱区域形成致密化结构。

研究了镍铁渣粉掺量对镍铁渣粉-水泥复合胶凝材料标准稠度用水量、凝结时间的影响,分析了镍铁渣粉-水泥胶砂试件的抗压强度、抗折强度,探讨了镍铁渣粉-硅灰-水泥胶砂试件的力学性能。结果表明:镍铁渣粉-水泥复合胶凝材料的标准稠度用水量、凝结时间均与镍铁渣粉掺量呈正相关,而镍铁渣粉-水泥胶砂试件的抗压强度、抗折强度均与镍铁渣粉掺量呈负相关,且镍铁渣粉的掺量不宜大于30%;硅灰能有效改善镍铁渣粉-硅灰-水泥胶砂试件的内部结构,提高其强度,且镍铁渣粉与硅灰的总掺量不宜大于30%,镍铁渣粉和硅灰的质量比不宜小于1。

研究了玄武岩纤维掺量对全再生粗骨料混凝土抗压和抗折强度、破坏形态、单轴受压应力-应变曲线的影响。结果表明:掺入玄武岩纤维后,试件的抗压强度提高,受压破坏时的整体性更好;随着玄武岩纤维掺量的增加,试件的抗折强度逐渐增大,所有抗折试件均为峰值后脆性破坏;随着玄武岩纤维掺量的增加,试件的峰值应力先增大后减小,峰值应变、静压弹性模量和轴压韧性比总体均呈增大趋势。

通过正交试验研究了引气剂(十二烷基磺酸钠)、短切玄武岩纤维(BF)和沙漠砂对混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响。结果表明,引气沙漠砂纤维混凝土的最优配合比为引气剂掺量0.003%、沙漠砂替代率40%、短切BF掺量0.1%。