为提升船闸大体积混凝土的抗裂性能,探究抗裂剂对混凝土综合性能的影响,研究了复掺矿物掺合料和抗裂剂条件下砂浆的水化放热、混凝土的工作性、力学性能及收缩变形,结合微观试验分析了抗裂剂对混凝土水化的影响,并进行了工程现场试验室应用。结果表明:抗裂剂能够推迟砂浆的水化放热速率峰值,降低砂浆的早期放热量和混凝土的早期强度,但对混凝土后期强度影响不大;抗裂剂能够有效补偿混凝土的收缩,在粉煤灰和矿粉双掺体系中掺入抗裂剂后,混凝土的28 d干燥收缩降低了38%;抗裂剂有效降低了水泥净浆28 d的孔隙率;该抗裂剂在工程现场试验室中应用效果良好。

研究了不同养护方式(标准养护、80℃蒸汽养护)下,高钛矿渣砂和高钛矿渣粉分别全部取代河砂和粉煤灰对UHPC浆体工作性、力学性能、自收缩性能和抗冻性能的影响,并进行了微观分析。结果表明:与对照组UHPC浆体相比,高钛矿渣UHPC浆体的工作性、力学性能、自收缩性能和抗冻性能基本均有所提高;与标准养护相比,蒸汽养护可以有效促进胶凝材料水化,提升高钛矿渣UHPC浆体的力学性能;在高钛矿渣砂全部取代河砂的基础上,进一步用高钛矿渣粉全部取代粉煤灰后,UHPC浆体的各项性能总体上略有下降。

研究了聚丙烯酰胺(PAM)掺量对钢渣混凝土工作性、力学性能和抗碳化性能的影响,并进行了XRD分析。结果表明:掺入适量钢渣微粉会使混凝土的流动度下降,凝结时间延长,28 d的抗压、抗折强度下降,抗碳化性能提高;随着PAM掺量的增加,钢渣混凝土的流动度先增大后减小,凝结时间延长,28 d抗折强度先增大后减小,28 d抗压强度减小,碳化深度先减小后增大。

基于坍落度、坍落扩展度、抗压强度和抗压弹性模量试验,研究了体积掺量分别为0.05%、0.1%、0.15%、0.2%的PVA纤维和质量掺量分别为1%、2%、3%、4%的纳米CaCO3颗粒对掺粉煤灰混凝土工作性和力学性能的影响。结果表明,在一定的掺量范围内,随着纳米CaCO3掺量的增加,混凝土的抗压强度和抗压弹性模量先增大后减小,当纳米CaCO3掺量为3%时,抗压强度和抗压弹性模量达到最大值;随着PVA纤维体积掺量的增加,混凝土抗压强度先增大后减小,而抗压弹性模量整体上呈逐渐减小的趋势,当纤维体积掺量为0.15%和0.05%时,抗压强度和抗压弹性模量分别达到最大值;新拌混凝土的工作性随着纳米CaCO3和PVA纤维掺量的增加而逐渐降低。

研究了钢渣和粉煤灰对C30重晶石防辐射混凝土工作性、力学性能、收缩性能、抗冻性能、抗碳化性能以及抗渗性能的影响。结果表明:重混凝土的坍落度随粉煤灰掺量的增加而增加,随钢渣掺量的增加而降低;重混凝土的28 d抗压强度随粉煤灰掺量的增加而先增加后降低,粉煤灰掺量为30%时,28 d抗压强度最大;重混凝土的收缩随钢渣和粉煤灰掺量的增加而降低,粉煤灰掺量为40%、钢渣掺量为30%时重混凝土的60 d收缩最小,为191με;钢渣掺量为30%、粉煤灰掺量为40%时重混凝土冻融循环后的相对动弹性模量降低最小,抗冻性能最好;重混凝土的28 d碳化深度随粉煤灰掺量的增加而线性增加;重混凝土的渗水高度随钢渣和粉煤灰掺量的增加而降低,粉煤灰掺量为40%、钢渣掺量为30%的重混凝土渗水高度最小,为基准组的9.3%,抗渗性能大幅提高。

为制备具有高流动性、均匀性和稳定性的装配式预应力混凝土箱梁用自密实混凝土(SCC),在同一水胶比条件下,研究了m水泥∶m矿物掺合料、m水泥∶m粉煤灰、砂率和粗骨料级配对SCC工作性和抗压强度的影响。结果表明:SCC的工作性随着m水泥∶m矿物掺合料的增大变化不大;SCC的抗压强度随着砂率的增长呈先提高后降低的趋势;粗骨料级配对SCC工作性、抗压强度的影响较大,当粒径为5~10 mm和10~20 mm的粗骨料质量比为4∶6时,SCC的综合性能最佳。优选出的最佳SCC配合比已成功应用于雄安新区装配式预应力混凝土箱梁的生产。

结合前期的研究成果及在制定T/CSTM 00040—2019《透水混凝土试验方法》团体标准中的创新思路,积极探索了透水混凝土成型方式及评价新拌透水混凝土工作性、透水混凝土透水性能的科学方法,以保证评价指标的科学准确性及与工程实际的一致性。

通过使用机制砂替代天然砂进行免蒸压管桩混凝土配制试验,主要对比了不同品质机制砂取代天然砂对管桩混凝土拌和物工作性、力学性能、耐久性能以及桩身抗弯性能的影响,探讨了高品质机制砂在免蒸压管桩混凝土中应用的可行性。结果表明,采用高品质机制砂制备的混凝土拌和物具有较好的和易性,能够满足免蒸压管桩的生产工艺要求。同时,采用高品质机制砂生产的管桩桩身结构性能也满足相关标准要求。

采用广安地区生产的轻质骨料配制了LC15级全轻骨料混凝土,分析了硅灰对轻骨料混凝土工作性、干表观密度、抗压强度的影响。并通过研究硅灰对轻骨料混凝土浆体流变性能的影响解释了其宏观性能的变化。试验结果表明:在10%掺量范围内,硅灰降低了轻骨料混凝土的工作性,提高了其干表观密度及抗压强度。掺入硅灰的轻骨料混凝土浆体可以用修正的宾汉姆模型进行拟合。拟合结果表明:轻骨料混凝土的工作性下降是由于其浆体屈服应力及塑性黏度的提高,同时塑性黏度提高亦增加了浆体与骨料的黏结能力,从而提高了轻骨料混凝土的力学性能。

用粒度区间为45~80 μm的较粗钢渣微粉作为掺合料进行了UHPC的应用研究,试验结果表明,与基准混凝土相比,45~80 μm钢渣微粉在UHPC中以5%掺量取代水泥和复合掺合料后,UHPC的孔隙率降低、孔径分布得到优化、塑性黏度降低了42 Pa·s、流动性能提升(V漏斗排空时间减少了20 s)、28 d抗压强度提高了10~12 MPa、抗折强度提高了2~3 MPa。