为了解决装配式结构在村镇建筑应用中存在预制构件自重较大、运输和安装要求较高等问题,用轻质陶粒混凝土替代普通混凝土生产预制构件,以减轻预制构件的重量。开展轻质陶粒混凝土的配合比优化及性能试验研究。结果表明:轻质陶粒混凝土中的水泥、砂、陶粒、水用量分别为400、540、450、170 kg/m3时,试件的干表观密度为1816.7 kg/m3,满足轻质混凝土相关要求;28 d抗压强度为35.5 MPa,满足承重构件强度要求;坍落度为78 mm,和易性满足30~80 mm要求。

对陶粒、陶砂进行预湿处理,并将其用于配制高强硅酸盐陶粒混凝土,研究了水胶比、漂珠掺量、陶砂取代率对高强硅酸盐陶粒混凝土性能的影响。结果表明:预吸水陶粒、陶砂具备改善界面性能、内养护等多重作用,可有效提高轻骨料混凝土的强度;水胶比是决定轻骨料混凝土强度的关键因素,随着水胶比的降低,轻骨料混凝土的强度增长明显;减重材料如漂珠应谨慎使用,使用时应设置合理的应用区间,避免轻骨料混凝土中的水分含量出现较大波动。

使用废弃黏土砖完全替代天然砂和石子制备全再生混凝土,探究了水胶比、水泥用量、粉煤灰和硅灰取代率对再生混凝土性能的影响。结果表明:降低水胶比和增加水泥用量都能够提升砖骨料混凝土抗压强度、降低含水率和增加干表观密度,但对抗压强度的提升存在上限;粉煤灰虽然具有火山灰活性,但作用发挥较慢,掺加会降低28 d前的力学性能和干表观密度。硅灰的加入会明显提升净浆黏聚性,提升力学性能。

以硫铝酸盐水泥和脱硫石油焦灰为复合胶凝材料,基于双氧水发泡工艺制备发泡保温材料。研究了水胶比和发泡剂用量对脱硫石油焦灰—硫铝酸盐水泥发泡体系抗压强度和干表观密度的影响。试验结果表明,水胶比相同时,发泡水泥的干表观密度和抗压强度均随发泡剂用量增加而降低,而抗压强度在发泡剂增加到一定程度时趋于稳定;发泡剂用量相同时,干表观密度随水胶比增加而先增加后降低,抗压强度随水胶比增加总体呈上升趋势。其中当水胶比较低时,试块强度增长较快;当水胶比较高时,试块强度趋于稳定。

通过对秸秆纤维进行碱浸渍预处理,并与普通硅酸盐水泥拌和制备轻质复合材料,研究了秸秆纤维长度、水灰比和秸秆纤维掺量对水泥基秸秆纤维复合材料性能的影响。结果表明,用4%浓度的NaOH溶液浸渍12 h预处理的2~5 mm秸秆纤维掺量5%、体系水灰比0.60时,水泥基秸秆复合材料干表观密度为1 320 kg/m^3,吸水率为8.7%,28 d抗压强度为3.1 Mpa。对秸秆的碱浸渍处理可以解决水泥凝结问题,在水泥基材料中掺入适量的预处理短秸秆纤维,可以制备出具有实用价值的轻质复合材料。

研究了石膏、引气剂、发泡剂与聚丙烯纤维对石膏基膨胀珍珠岩制品强度及干表观密度的影响。结果表明,随石膏用量减少,制品的干表观密度减小,抗压与抗折强度略减小;在相同石膏用量下,掺入引气剂能显著降低制品的干表观密度,但会对制品的抗折与抗压强度产生不利的影响;随着发泡剂掺量的增加,制品的抗压与抗折强度降低,而制品的干表观密度也减小;随聚丙烯纤维含量的提高,制品干表观密度降低。

火山渣是一种地域性绿色天然原料,加工处理后适宜用于制备轻骨料混凝土及节能建材制品。相关研究表明,火山渣轻骨料级配对混凝土强度和密实度影响显著,对用于制备混凝土砌块的干硬性火山渣混凝土更为突出,因此,合理确定火山渣轻骨料级配对保证产品质量和生产成本极为关键。本文选用四种粒级火山渣轻骨料,以抗压强度和干表观密度为控制目标,开展了骨料级配对火山渣混凝土性能的影响研究,分析了火山渣混凝土干表观密度与抗压强度的相关性,提出了组合结构保温砌块生产用火山渣轻骨料适宜组成,为干硬性火山渣混凝土的配合比优化设计提供参考。

使用废弃黏土砖作为粗、细骨料制备轻骨料混凝土,探究了水胶比、体积砂率与粉煤灰掺量对力学性能的影响,并建立了各力学性能之间的换算关系。结果表明,黏土砖轻骨料混凝土的干表观密度在1700~1840kg/m^3之间,抗压强度高达40MPa。水胶比的降低能够提升黏土砖轻骨料混凝土的力学性能,粉煤灰的掺加对前28d力学性能存在不利影响,而体积砂率对力学性能的影响较小;建立了抗折强度、轴心抗压强度、静弹性模量与抗压强度之间的换算关系,分析了黏土砖轻骨料混凝应力应变曲线,并采用分段三次函数对曲线进行了拟合。

利用长英岩类石粉代替粉煤灰制备蒸压加气混凝土,研究了蒸压养护温度和铝粉掺量对加气混凝土强度、干表观密度及吸水性等性能的影响。试验结果表明,当铝粉为最佳掺量时,试块强度达到3.6 MPa,干表观密度为620 kg/m^3,符合蒸压加气混凝土B06级要求,完全可以用长英岩类石粉代替粉煤灰生产蒸压加气混凝土。在蒸压养护过程中,长英岩中石英和长石均不同程度地参与了水热反应。