采用普通硅酸盐水泥、磨细矿渣和粉煤灰等原材料配制了水胶比和矿物掺合料掺量不同的4种砂浆试件,并使用环氧防护涂层对其中1种砂浆进行表面防腐涂刷。将成型的砂浆试件分别浸泡于不同pH值的硫酸溶液中。对比研究了各龄期砂浆的质量变化率和强度变化率以及不同砂浆在侵蚀试验后的表面微观形貌。结果表明,硫酸溶液对水泥砂浆有严重的腐蚀作用,在pH值较低的强酸溶液中,通过降低水胶比的方式并不能显著提升砂浆的抗酸侵蚀能力;含大掺量矿物掺合料的砂浆,其耐酸腐蚀性能有明显提升;pH≥3的中强酸和弱酸环境对水泥基材料的侵蚀作用会有明显减弱;采用环氧涂层可较大幅度提升水泥砂浆的耐酸腐蚀性。

研究了不同石粉含量对超高性能混凝土工作性、力学性能以及抗冻性能的影响。结果表明,随着石粉含量的增加,超高性能混凝土的流动性、抗压、抗折强度均呈现出先上升后下降的趋势;石粉含量对超声波速和动弹性模量变化趋势与强度变化趋势一致;随着石粉含量的增加,抗冻性能先增加后减小;UHPC的最优石粉含量为3%~5%。

从超高性能混凝土(UHPC)配合比设计模型入手,综述了目前UHPC配合比模型研究现状,并在此基础上,介绍了其水化硬化和微观结构形成机理,总结了UHPC现有的不足并展望了其未来研究的方向,可为轻质低收缩UHPC的设计和开发提供参考。

纳米微珠是从燃煤电站排放的烟雾中收集的超细微粒,平均粒径≦1.0μm,表面为玻璃体,呈球状。纳米微珠代替部分水泥掺入混凝土中,可降低用水量,增大流动性,提高混凝土的强度和耐久性,是混凝土低碳技术的新组分。同时介绍了纳米微珠在高性能混凝土及超高性能混凝土中的应用。

利用未经淡化处理的海砂配制了超高性能混凝土(UHPC),并研究了不同水胶比、砂胶比、胶凝材料体系、钢纤维掺量、养护制度对海砂UHPC的流动度、抗压强度、抗折强度的影响。试验结果表明:海砂UHPC的最优水胶比、砂胶比和纤维体积掺量分别为0.16、1.0和1.5%,最佳的胶凝材料体系组成是水泥、降黏剂和硅灰分别70%、15%和15%,最合适的热养护制度是70℃蒸汽养护;按照上述参数配制的海砂UHPC力学性能完全符合相关标准的要求。

基于DE响应面分析法,对C100等级混凝土基本配合比进行模型拟合,研究胶凝材料用量、砂率、减水剂用量各自变量及其交互作用对C100混凝土扩展度、倒桶时间、28 d抗压强度的影响规律,经响应面预测、验证获得最佳配合比参数。结果表明:对于扩展度和倒桶时间影响方面,胶材用量>减水剂用量>砂率,双因素交互作用不显著;对于28 d抗压强度影响方面,胶材用量>减水剂用量>砂率,胶材用量与砂率对28 d抗压强度的交互作用最显著;最佳配合比理论预测结果与验证结果接近,响应面分析法可有效地用于C100超高性能混凝土配合比优化。

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。

通过设计不同水胶比、钢纤维掺量下超高性能混凝土(UHPC)配合比,比较了T200与min-v漏出时间和流动度的关系,发现T200能较好反映UHPC黏度的变化,与流动度共同表征UHPC的流变性能。采用较短纤维替代长纤维,其质量比小于0.75时,随着短纤维的加入能降低UHPC的黏度;当超过0.75后,长短钢纤维的"墙体效应"作用对流动度的贡献作用降低明显。长短纤维搭配能提高UHPC的综合性能。随着纤维影响因素(k)的增加,流动度先增加后降低;k值的变化与抗压强度和抗折强度呈良好的线性关系。

通过对单/双掺活性稻壳灰(RHA)与硅灰(SF)以及RHA的粒径对超高性能混凝土(UHPC)的抗压强度和孔结构影响的研究,得出活性RHA粒径是取代SF的关键。研究结果表明,平均粒径为5.9μm的RHA能够部分取代SF并应用于UHPC中;在相同总掺量的情况下,复掺RHA与SF的UHPC抗压强度要高于单掺RHA或单掺SF的,并且最佳取代水泥的复掺量为10%RHA与10%SF;在UHPC中掺入RHA能够减少孔体积以及平均孔径,优化孔结构,从而提高UHPC的抗压强度。

研究了工业废渣掺量与掺加方式、砂胶比、钢纤维掺量对超高性能混凝土流动性和力学性能的影响规律。通过复掺工业废渣方式大掺量取代水泥,普通砂全部取代细石英砂;掺入短细钢纤维,优化基体组成,在普通成型和标准养护条件下,制备出了90d抗压强度达200MPa的超高性能混凝土。