采用拟水平法研究了脱硫灰掺量、粗骨料掺量和水胶比对脱硫灰混凝土抗压强度的影响。结果表明:水胶比对试件抗压强度的影响最显著,脱硫灰掺量次之,粗骨料掺量影响最小;随着水胶比的增加,试件的抗压强度下降;粗骨料掺量为0的试件抗压强度较粗骨料掺量为64%的试件低;随着脱硫灰掺量的增加,试件的抗压强度先增大后减小。脱硫灰混凝土的最佳配合比为:水胶比0.34、脱硫灰掺量20%、粗骨料掺量64%。

采用不同级配粗骨料(5~20 mm、20~40 mm二级配粗骨料和5.0~31.5 mm连续粒级粗骨料)进行了不同水胶比(0.45和0.54)对混凝土早期收缩性能影响的试验研究。结果表明:不同配合比的混凝土早期收缩率均在初凝后10 h内快速增长,初凝后10 h的收缩率均达到了72 h收缩率的60%以上;对于相同水胶比的粗骨料混凝土,经骨料级配优化后,混凝土的早期收缩率变小;对于粗骨料相同的混凝土,水胶比增大,混凝土的早期收缩率减小。

基于正交试验研究了粗骨料占比、浆膜厚度、水胶比及硅灰替代率四种因素对透水混凝土抗压强度及透水系数的影响。结果表明:浆膜厚度对透水混凝土抗压强度及透水系数的影响最大;随着粗骨料占比的增加,透水混凝土的抗压强度降低,透水系数先增后减;随着浆膜厚度的增加,透水混凝土的抗压强度增加,透水系数降低;随着水胶比的增加,透水混凝土的抗压强度先增后减,透水系数波动变化;随着硅灰替代率的增加,透水混凝土的抗压强度总体呈增大趋势,透水系数降低;通过优选得到抗压强度最优组的透水混凝土抗压强度为35.1 MPa、透水系数为1.8 mm/s,可应用于轻型荷载道路;透水系数最优组的透水混凝土抗压强度为26.7 MPa、透水系数为3.6 mm/s,可应用于人行道、非机动车道等。

采用尺寸分别为6 mm、12 mm、20 mm的玄武岩纤维和聚丙烯纤维对粗骨料粒径为5~10 mm和10~20 mm的透水混凝土的透水系数、孔隙率、抗压强度、抗折强度以及冻融耐久性变化规律进行了分析,并与普通透水混凝土进行了对比。结果表明,纤维的掺入以及纤维尺寸的递增能够提升透水混凝土的力学性能和冻融耐久性;透水混凝土的透水性能、力学性能和冻融耐久性均随着骨料粒径的增大而增加;玄武岩纤维在增强透水混凝土性能方面优于聚丙烯纤维;尺寸为12 mm的玄武岩纤维和粒径为10~20 mm的骨料更适用于改善透水混凝土的性能。

为了能够简洁高效地测定出硬化混凝土中粗骨料和砂浆含量,成型了特殊形状的一定配比的混凝土试件,标准养护一年后,基于弹性理论、界面过渡区理论和冻融理论,发现效果最好的检测方法是整样高温处理法——"(105±5)℃烘至恒重的整个试样在(520±10)℃环境下1h,空气中冷至室温,人工分离出粗骨料和砂浆",利用该方法能有效地使硬化混凝土中粗骨料和砂浆含量测定结果相对误差绝对值分别控制在3%和2%以内,试验时间为4d,并且该方法对硬化混凝土中水泥含量的测定具有一定的参考价值。

针对超高性能混凝土(UHPC)胶凝材料用量大、非绿色化、成本高、自收缩大等问题,通过引入5~10 mm粒径的粗骨料,采用普通河砂代替石英砂,并优化钢纤维体积掺量,成功制备出了经济环境效益良好、性能优良的含粗骨料超高性能混凝土(UHPC-CA)。研究了粗骨料掺量对UHPC-CA工作性和力学性能的影响,并与UHPC性能进行了对比分析。结果表明,UHPC-CA的流动性能相比UHPC有所降低,粗骨料掺量为675 kg/m3的UHPC-CA能保持良好流动性能,但随着粗骨料掺量的增加,流动性降低的十分明显;UHPC-CA抗压强度、抗折强度低于UHPC,弹性模量则高于UHPC,不同粗骨料掺量UHPC-CA力学性能变化并不明显;UHPC-CA抗氯离子渗透性能和抗冻性能表现良好,但是不如UHPC优异;掺入粗骨料能够改善UHPC-CA的自收缩性能,相比UHPC,其早期自收缩率明显降低。

为探究含粗骨料超高性能混凝土单轴拉伸韧性及增强增韧机理,采用单轴拉伸法,研究含粗骨料超高性能混凝土的单轴拉伸性能;采用X射线计算机断层扫描技术和图像分析法,并引入纤维分散系数和纤维取向系数,对单轴拉伸试验后超高性能混凝土中钢纤维的真实分布进行表征;阐明了钢纤维分布与粗骨料、钢纤维分布与混凝土拉伸韧性之间的关系。试验结果表明,钢纤维以粗骨料为中心环绕分布;粗骨料对钢纤维分布具有不利影响,粗骨料掺量越大,粒径越大,纤维分散性越差,超高性能混凝土单轴拉伸韧性越低;钢纤维分布与超高性能混凝土单轴拉伸强度及韧性密切相关,随着纤维分散系数和取向系数的增大,超高性能混凝土单轴拉伸强度、韧性指数以及拉压比相应增大,韧性增强。

对比研究了硅铬渣、水淬铬渣和高碳铬渣三种物质的物性和它们替代砂作为建筑材料的力学强度、收缩值和铬表面浸出等的差异。研究结果表明,高碳铬渣可经破碎后用于代替碎石,作为混凝土中的粗骨料使用,硅铬渣、水淬铬渣可作为混凝土中的细骨料使用。

通过新拌混凝土坍落度、立方体抗压强度和弹性模量的试验,研究了不同粗骨料级配对橡胶混凝土材料性能的影响,并分析了造成这些影响的原因。研究表明,橡胶粉的加入改变了混凝土的受力机理,对于普通混凝土,骨料和水泥石的界面粘结强度决定了混凝土的强度,而影响橡胶混凝土强度的主要因素在于橡胶粉与水泥石的薄弱界面;不同粗骨料级配下,橡胶混凝土抗压强度和弹性模量的影响因素不同于普通混凝土。