为了研究高温对蒸压加气混凝土(AAC)物理力学特性的影响,对不同温度作用后的AAC试件进行了质量损失、纵波波速、单轴抗压强度等性能试验,并结合XRD及SEM测试,分析了温度对AAC成分与微观结构的影响。结果表明:随着温度的增加,高温后AAC试件表面颜色逐渐加深,质量损失不断增加;当温度低于100℃时,AAC试件的纵波波速略有增加,当温度高于100℃时不断下降;常温至300℃作用下,AAC试件的单轴抗压强度不断增大,超过300℃后逐渐下降;温度为900℃时,AAC试件碎裂,并失去了承载能力;随着温度的增加,AAC的物相成分和微观结构都发生不同程度的变化,由此导致AAC宏观物理力学特性发生相应变化。

介绍了玄武岩纤维(BF)对混凝土高温损伤的抑制机理,从力学性能、质量损失、微观结构方面综述了玄武岩纤维混凝土(BFRC)的耐高温性能,并基于BFRC存在的主要问题对其未来研究方向进行了展望。

针对沙漠腹地与近沙漠区农业工程、基础设施建设原材料短缺、服役环境差、混凝土耐久性能差等问题,采用西部寒旱-盐渍地区的风积沙为原材料制备了C25风积沙混凝土(ASC),得到了最优配合比,并基于微观分析研究了盐冻、干湿循环耦合作用下ASC的耐久性能。结果表明:随着风积沙掺量从0增加到100%,ASC的损伤速度越慢,其抗盐冻、干湿循环耦合作用的能力也越好;高掺量(≥60%)ASC试件抗盐冻、干湿循环耦合作用的性能良好;高掺量ASC在寒旱-盐渍土地区道路与水利工程中具有较好的适用性。

研究了高钛重矿渣砂的冷却方式、粒径、细度模数和颗粒级配、渣粉含量、预湿时间对超高性能混凝土(UHPC)工作性和力学性能的影响,采用SEM观察了UHPC的微观结构。结果表明:与慢冷高钛重矿渣砂相比,掺快冷高钛重矿渣砂UHPC的工作性略差,但力学性能较好;随着快冷高钛重矿渣砂粒径的增大,UHPC的工作性和力学性能均先提升后下降,推荐粒径为0.60~2.36 mm;采用细度模数为2.6且位于Ⅱ区中值的快冷高钛重矿渣砂制备的UHPC工作性和力学性能优异;随着渣粉含量的增加,UHPC的工作性和力学性能先提升后下降,快冷高钛重矿渣砂中的渣粉含量应控制在6%以下;随着快冷高钛重矿渣砂预湿时间的增加,UHPC的工作性和力学性能先提升后基本不变,最佳预湿时间为12 h。

研究了复掺钢纤维、聚丙烯纤维和玻化微珠对混凝土抗压性能的影响,通过微观定量方法描述了混凝土孔隙结构与抗压性能之间的关系,结合声发射技术分析了湿热环境下混凝土的压缩破坏特征。结果表明:复掺钢纤维、聚丙烯纤维和玻化微珠混凝土在各级温度下的抗压强度均最高,且随温度上升的强度损失率最低;复掺钢纤维、聚丙烯纤维和玻化微珠混凝土的孔隙率和孔隙分形维数与抗压强度有良好的非线性关系;复掺钢纤维、聚丙烯纤维和玻化微珠可使混凝土的破坏形式从以张拉破坏为主转变为以剪切破坏为主。

研究了两种类型的再生微粉(混凝土粉和砖粉)取代部分硅灰对超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)力学性能和微观结构的影响。结果表明:混凝土粉的掺入降低了UHPC的力学性能,而砖粉取代15%硅灰时,UHPC的28 d抗压强度和抗折强度分别达到了130 MPa和24 MPa,略高于基准组;相较于混凝土粉,在UHPC中掺入15%的砖粉能够优化混凝土的内部结构;砖粉良好的微集料填充作用和火山灰效应增强了界面过渡区的黏结性能和水化产物的纳观力学性能,从而改善UHPC的微观结构。

对经过100℃、200℃、400℃、600℃高温处理后的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)进行了单轴压缩试验、单轴拉伸试验、剪切试验和四点弯曲试验,对不同温度下的试验结果进行了对比分析,拟合了高温后PVA-ECC各项性能的退化曲线,并通过扫描电镜观察了微观结构。结果表明:PVA-ECC在常温下能够表现出良好的变形能力;当温度由常温升至100℃时,抗压强度大幅下降,继续升至200℃时则有一定提高;当温度超过200℃以后,抗压强度、抗拉强度和极限拉应变均降低,试件由延性破坏变为脆性破坏;常温下,PVA-ECC试件表面密实完整,经过400℃高温处理后,试件呈现出稀疏多孔结构,温度超过600℃时,试件表面呈片状、海绵状形态。

为更好研究机制砂的合理应用,选取了3种不同岩性的机制砂,通过分级筛分后调配成Ⅱ区中砂,设计了三种不同级配的机制砂。研究了不同机制砂的化学组成、矿物组成和微观形貌,以及不同机制砂对胶砂性能的影响。研究表明:不同机制砂颗粒的长径比和圆形度有一定的差异,个别粒级的参数差异较大;级配对钙基机制砂胶砂强度影响没有硅基机制砂显著;细度模数较大时,钙基机制砂胶砂强度大于硅基机制砂。

设计了四种干湿比(1∶1、3∶1、5∶1、7∶1)和两种干燥方式(烘箱干燥、自然干燥),通过相对抗压强度和相对动弹性模量的变化研究了干湿循环下硫酸盐侵蚀混凝土的力学性能劣化规律,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和压汞仪探究了微观结构的演变过程。结果表明:硫酸盐侵蚀混凝土的力学性能呈现先增加后降低的趋势;烘箱干燥和自然干燥下,混凝土劣化相对较严重的干湿比分别为3∶1和5∶1;混凝土孔隙总体积随龄期的延长不断降低,其中,有害孔(50 nm≤d≤200 nm)的减少是孔隙细化的最主要原因。

研究了玻璃粉的粒径和取代率、复合碱激发剂的模数和浓度对玻璃粉-粉煤灰基地聚合物混凝土(GAGC)力学性能和微观结构的影响。结果表明:随着玻璃粉取代率的增加,GAGC的抗压强度呈先增大后减小的趋势,最佳取代率为40%;随着玻璃粉粒径的增大,GAGC体系中的凝胶体和团簇结构减少,微观结构由密实转为松散,力学性能降低,最优粒径为(10±2)μm;随着复合碱激发剂模数和浓度的增大,GAGC的抗压强度呈先增大后减小的趋势,最佳模数和浓度分别为1.5和1.4 mol/kg。