研制了一种防腐阻锈剂(MA),并研究了其对钢筋混凝土力学性能、耐久性能的影响。结果表明:基于对照组,掺MA的混凝土7 d和28 d抗压强度比分别为115%和108%,其氯离子扩散系数比为71.94%;通过钢筋耐盐水浸渍试验发现,MA具有良好的阻锈效果;掺MA的砂浆抗蚀系数为1.13,20℃和40℃水浴养护下砂浆的7 d限制膨胀率分别为0.028%和0.035%,28 d限制膨胀率分别为0.040%和0.039%,具有一定的补偿收缩作用。

为了提高水泥基材料的抗碳酸腐蚀性能,通过碳酸腐蚀前后砂浆的外观、质量、抗压强度和腐蚀深度的变化,研究了粉煤灰和硅灰的掺量、掺入方式(单掺、复掺)对砂浆抗碳酸腐蚀性能的影响。结果表明:单掺时,粉煤灰和硅灰的最佳掺量分别为15%、5%;复掺时,当m粉煤灰∶m硅灰=7∶3时,砂浆的抗碳酸腐蚀性能最佳,且优于单掺粉煤灰或硅灰砂浆的性能。

利用碱性电解水制备矿粉砂浆,研究了不同取代率矿粉对砂浆工作性和力学性能的影响,结合XRD分析,评价了利用碱性电解水激发矿粉的活性和改善矿粉砂浆性能的可行性。结果表明:碱性电解水矿粉砂浆的工作性和力学性能均优于自来水矿粉砂浆;当矿粉取代率为20%时,碱性电解水矿粉砂浆的28 d抗折强度和抗压强度较自来水矿粉砂浆分别提高了11.9%和23.5%;碱性电解水矿粉砂浆中存在多钙钾石膏和钾长石,且水化硅酸钙和铝酸钙矿物的衍射峰显著强于自来水矿粉砂浆。

研究了纤维素絮凝剂、多聚糖絮凝剂在单掺和复掺情况下对水泥砂浆抗压强度的影响,并采用X-射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱分析(FTIR)、扫描电镜(SEM)对试样进行了微观分析。结果表明:两种絮凝剂单掺会降低砂浆的早期强度,但能够提升后期的抗压强度,而两种絮凝剂复掺会降低早期和后期的抗压强度。

通过对云母粉进行疏水改性处理制备出一种改性粉体,采用该改性粉体制备出具有疏水性能的砂浆,对该砂浆的吸水率、失水率、干湿循环硫酸盐侵蚀条件下的外观、抗压强度、水溶性SO42-的分布进行了研究,并进行了机理分析。结果表明:所制备的改性粉体能降低砂浆的吸水率和失水率,改善硫酸盐侵蚀条件下砂浆试件的表面剥落、开裂和强度损失。

研究了不同粉煤灰掺量的碱矿渣-粉煤灰砂浆在20℃、200℃、400℃、600℃、800℃下力学性能的变化规律,并通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和压汞法(MIP)分析了浆体的水化及孔结构。结果表明:掺粉煤灰可优化浆体的孔径分布,降低内部孔隙率,提高砂浆的耐高温性能,粉煤灰的适宜掺量为30%~50%;200℃时,掺30%粉煤灰砂浆的抗压强度最高,较20℃时提高了49.3%;600℃时,发生了固相反应,C-S-H凝胶减少,少害孔(20~50 nm)数量增加,砂浆保持了与20℃相当的抗压强度;800℃时,浆体生成大量钙黄长石,砂浆的抗压强度为20℃时的11.5%,基本失去工作性能。综合考虑,碱矿渣-粉煤灰砂浆的使用温度不宜超过600℃。

分析了黏土基铸造废旧砂的特性,研究了黏土基铸造废旧砂对砂浆性能的影响。结果表明:黏土基铸造废旧砂中含有微量重金属,但在相关环境标准许可范围内;与河砂相比,黏土基铸造废旧砂的颗粒形貌不规则、细颗粒较多;黏土基铸造废旧砂的表观密度与河砂接近,但堆积密度显著低于河砂,吸水率、亚甲蓝值和氯离子含量显著大于河砂;该黏土基铸造废旧砂的细度模数为1.76,属于Ⅲ区砂;当黏土基铸造废旧砂的替代率小于20%时,对砂浆的流动度和减水剂用量影响不大;当黏土基铸造废旧砂的替代率为40%时,砂浆的强度达到最高。

研究了石材加工产生的废石粉替代部分水泥对3D打印水泥砂浆性能的影响。结果表明:总体上,随着废石粉掺量的增加,砂浆的流动度降低,静态屈服应力提高,但凝结时间变化不明显;通过调整减水剂掺量可以改善废石粉对3D打印水泥砂浆流动性和可建造性的不利影响;废石粉的掺入对3D打印水泥砂浆的力学性能和层间界面黏结强度不利。

采用碱激发剂和盐激发剂激发废玻璃粉的活性,研究了活性激发前后废玻璃粉对砂浆ASR膨胀和强度的影响。结果表明:未活性激发时,当废玻璃粉的取代率为10%时,砂浆的抗折强度和膨胀率均优于基准组;碱激发剂可有效侵蚀废玻璃粉,产生活性SiO2,但碱过量会引起碱骨料反应的发生,降低砂浆的强度和耐久性;盐激发剂既能促进废玻璃粉中活性SiO2的释放,又能生成钙矾石,提高基体密实度,但掺量过高会造成钙矾石过量,导致基体结构疏松,从而降低砂浆的强度和耐久性。

研究了蔗渣灰等质量替代水泥对砂浆力学性能、抗氯离子渗透性能和抗碳化性能的影响,分析了蔗渣灰对砂浆孔结构的影响机理。结果表明:随着蔗渣灰掺量的增加,砂浆的抗压、抗折强度均呈先增大后减小的趋势,抗氯离子渗透性能和抗碳化性能也呈相似的变化规律;蔗渣灰的最佳掺量为15%,此时,试件的抗压强度较对照组提高了9.8%,氯离子扩散系数减小了26.2%,碳化深度降低了3.8%;掺入适量蔗渣灰可有效降低砂浆基体的孔隙率,减少多害孔,优化孔结构,提高密实性。