将高温处理后的造纸污泥焚烧灰(PA)用作混凝土矿物掺合料,研究了其等量替代普通硅酸盐水泥后对水泥强度等级及对混凝土工作性、抗压强度以及抗折强度的影响。研究表明,不经处理的PA对混凝土的工作性和力学性能有不利影响;经过球磨处理的造纸污泥焚烧灰具有较高的火山灰活性,当平均粒径低于100μm时可以等量取代硅酸盐水泥而不降低水泥的强度等级,并且对混凝土的力学性能有积极作用。

研究了早期受冻环境下复合抗冻剂、受冻时间以及矿物掺合料对水泥基材料的力学性能、水化进程、水化产物以及孔结构分布的影响。结果表明,早期受冻时间越长,对早期强度发展的影响越大,强度越低,微观结构越不利于性能的发展;复合抗冻剂对水泥水化进程、孔结构分布有很大的改善作用,水化硅酸钙凝胶增多,Ca(OH)_2的量减少,孔隙率和最可几孔径降低,多害孔减少,无害孔增多;矿物掺合料在有激发剂存在时可对水化进程和孔结构分布进行改善,减少具有局部脆弱缺陷结构的Ca(OH)_2出现,促进团聚状凝胶的形成,并细化孔径,减少多害孔,提高早期抗冻性。

系统研究了体积砂率和矿物掺合料对轻集料混凝土工作性能及力学性能的影响。研究结果表明:当体积砂率为40%时,轻集料混凝土具有最优的工作性能;粉煤灰单掺可明显改善轻集料混凝土的工作性能,但掺量达到30%以上时对混凝土力学性能有不利影响;复掺10%或20%矿渣粉和10%粉煤灰可制备具有优良工作性能和力学性能的轻集料混凝土。

随着建筑工业化的发展,预制混凝土墙板的使用越来越广泛。墙板胶黏剂用于预制混凝土墙板的拼接和黏结,当墙板胶黏剂拉伸强度较小时,容易产生裂缝等问题。为改善胶黏剂拉伸强度,本文在原有的研究基础上研究了滑石粉、矿粉、偏高岭土三种矿物掺合料复掺对墙板胶黏剂拉伸黏结强度的影响。正交试验结果表明,滑石粉和矿粉可以有效改善胶黏剂的拉伸黏结强度。偏高岭土掺量过大会影响其拉伸强度。由优化试验可知矿粉和滑石粉复掺最佳掺量分别为20%和30%。

通过在高铝水泥中掺入不同掺量(5%、10%、15%、20%)的石灰石、石膏、粉煤灰、矿渣四种矿物掺合料,研究其对高铝水泥的强度影响及水化作用机理。结果表明,四种掺合料均能不同程度抑制高铝水泥后期强度倒缩;石灰石、石膏、粉煤灰、矿渣的最佳掺量分别为10%、15%、5%、5%。掺入10%的石灰石、15%的石膏时,高铝水泥的3d强度分别提高6.80%、4.25%,28d强度分别提高11.63%、8.80%;掺入5%的粉煤灰时,28d强度提高9.91%;矿渣的掺入不能提高高铝水泥各龄期强度。

将矿物掺合料分别掺入钢渣混凝土中,与普通混凝土抗压强度及抗侵蚀性能进行比较,从而得出一种适用于钢渣轨枕混凝土的配合比。结果表明,标准养护210d时,钢渣混凝土强度均超过普通混凝土;在180d硫酸盐和镁盐侵蚀下,普通混凝土与钢渣混凝土抗侵蚀系数均大于0.8,抗侵蚀性能良好。当粉煤灰、矿渣粉和钢渣粉三者复掺时,钢渣混凝土的后期抗压强度和抗侵蚀能力均表现最佳。

研究了复掺情况下,矿物掺合料种类及掺量对C100高强混凝土早期收缩及干燥收缩的影响。结果表明,混凝土的早期收缩和干燥收缩随着粉煤灰掺量的增加逐渐减少,粉煤灰对早期收缩的抑制作用优于干燥收缩;随着矿粉掺量的增加,混凝土的早期收缩增大而干燥收缩减少;硅灰的掺入增大了混凝土的早期收缩与干燥收缩,且随着硅灰掺量的增加,这种作用更加明显。

结合大体积混凝土的特点和技术要求,详细讨论了矿物掺合料各种效应的特征,以及对大体积混凝土性能的影响。在此基础上,提出了矿物掺合料选择的思路。矿物掺合料的掺量应根据结构的散热条件和强度要求来确定。根据这些分析,提出了大体积混凝土应采用晚龄期强度评定的观点。同时,建议大体积混凝土必须加强养护,延长养护时间。

采用水泥裹石法成型透水混凝土,研究了不同水泥用量、粉煤灰、矿粉不同取代水泥量、特细砂和机制中砂掺量对透水混凝土强度和透水系数的影响。结果表明,随着水泥用量的增大,透水混凝土的抗压强度和抗折强度均增大,而透水系数随着水泥用量的增加而下降。粉煤灰和矿粉取代水泥来配制透水混凝土,透水混凝土的7d和28d抗压强度均有所下降,且早期强度下降明显。透水混凝土中掺入特细砂和机制中砂都可以使透水混凝土内部更加密实,提高其抗压强度;当使用特细砂和机砂双掺时,增强效果大于单掺。

研究了矿物掺合料、硬骨料、高效减水剂等对超高强接头灌浆料各项性能的作用和影响,采用复合膨胀剂提高了该接头灌浆料的早期膨胀性能。通过试验得到了一种28d抗压强度可达110MPa以上、具有较高流动度和理想膨胀率的高强钢筋接头灌浆料。