钢渣用作混凝土骨料时应非常慎重。从安定性和重金属浸出风险这两个角度分析了电炉钢渣用作混凝土骨料的可行性,总结了电炉钢渣对混凝土工作性、力学性能、耐久性能和界面过渡区的影响,介绍了电炉钢渣在混凝土工程中的应用现状,针对电炉钢渣用作混凝土骨料存在的不足,对其未来研究方向进行了展望,可为电炉钢渣在混凝土中的深入应用提供参考。

通过研究氯离子和硫酸根离子侵蚀下再生混凝土不同界面过渡区的显微结构以及显微硬度变化,揭示了离子侵蚀对再生混凝土结构和性能的影响机理。结果表明:再生混凝土经氯离子侵蚀后,骨料老界面、骨料新界面、砂浆新界面的显微硬度逐渐降低,过渡区宽度逐渐增加;氯离子侵蚀前后,同种界面过渡区显微硬度值随着新浇筑砂浆强度等级的增加而增大,且氯离子扩散系数与界面过渡区宽度成正相关性;硫酸根离子侵蚀再生混凝土的界面过渡区宽度有所增加,显微硬度降低,界面区的致密性下降。

为了解决高速公路桥梁伸缩缝槽口裂缝问题,研究了不同组成材料对混凝土韧性和抗冲击性能的影响。研究结果表明,掺入辅助性胶凝材料和复合纤维提高了混凝土的韧性指数和冲击能,掺入辅助性胶凝材料混凝土的韧性指数增大了13%~113%,冲击能增大了-19%~84%。扫描电镜、X射线衍射仪和能谱分析仪的测试结果表明,辅助性胶凝材料的掺入降低了纤维-水泥石界面过渡区Ca(OH)2和钙矾石的含量,可改善混凝土的性能。

对硅铬渣作为细骨料全部或部分取代天然河砂制备的混凝土性能进行了研究,包括混凝土的力学性能、耐久性能,并通过扫描电子显微镜(SEM)和显微硬度测试技术初步探讨了硅铬渣对混凝土界面过渡区的影响。试验结果表明,硅铬渣具有一定火山灰活性,作为混凝土细骨料能提高混凝土强度,改善混凝土过渡区结构,使混凝土耐久性能得到显著提高,其中掺80%硅铬渣作为细骨料制备的混凝土效果更好。

基于界面在复合材料中的重要性,介绍了纤维增强水泥基复合材料中,纤维与水泥基的界面性能以及目前常用的界面性能的测试手段;同时,对目前常用的纤维(钢纤维、聚丙烯纤维)及新型无机矿物微纤维CaCO3晶须,与水泥基材料的界面的组成与结构的改善办法进行了总结。

总结了混凝土界面过渡区的主要形成机制、微观特性和影响界面过渡区性能的主要因素等方面的研究成果,归纳了界面过渡区厚度、微观硬度、孔隙率和孔隙分布状态、水泥水化产物、氢氧化钙晶向指数、未水化水泥含量和微裂缝密度等参数对混凝土界面过渡区特性的影响,指出了当前混凝土界面过渡区微观特性方面需深入研究的方向。

将硅烷偶联剂改性后的偏高岭土应用于水泥基材料中,研究了改性偏高岭土对混凝土工作性能、力学性能和渗透性的影响。并运用压汞和SEM等方法对其影响机理进行了探讨。结果表明,硅烷偶联剂改性偏高岭土能够有效改善混凝土的工作性能,提高混凝土的强度,还可以优化混凝土的孔结构和界面过渡区结构。

为了探究硫酸盐侵蚀作用下粉煤灰再生混凝土性能的变化,测试了材料配比对混凝土抗压耐蚀系数和质量损失率的影响,得到合理的材料组成,并通过SEM观察再生混凝土中老骨料-新浆体、老浆体-新浆体和老骨料-老浆体三种界面过渡区的微观形貌,解释了粉煤灰对再生混凝土抗硫酸盐侵蚀的改善机理。结果显示,增大水胶比和再生骨料替代率都会削弱混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能,而粉煤灰的掺入能明显提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力。最终确定的水胶比为0.55,再生骨料替代率和粉煤灰掺量分别为50%和30%。老骨料-新浆体界面和老骨料-老浆体界面是粉煤灰再生混凝土中的双重薄弱面,在制备时需重点处理。

通过对集料表面包覆丙烯酸钙及水泥,使集料和水泥浆体之间形成连接紧密且有一定强度的界面过渡区,来改善原有的集料-水泥浆体界面薄弱区。研究发现,丙烯酸钙的掺入可以改善界面过渡区的力学性能和抗蚀性能,当丙烯酸钙的包覆量为0.5%时1d抗折强度提高了71.75%,28d抗压强度提高了13.44%;当丙烯酸钙包覆量为2.0%时抗蚀系数提高到了1.184。