为了研究在-10℃环境下硅酸盐-铝酸盐-磷酸盐水泥体系(SAP体系)的水化反应情况,通过凝结时间、XRD、TG、SEM等测试分析了SAP体系的水化产物和反应机理。结果表明:掺入铝酸盐水泥(CAC)和焦磷酸钠均有利于硅酸盐水泥(OPC)的早期凝结,但不利于其后期强度发展;SAP体系早期的主要水化产物为C-S-H凝胶和NO2-AFm晶体,CAC掺量越多,7 d水化产物生成量越多,试件的抗压强度越高;7~28 d时,CAC掺量为10%的S9A1P体系中Ca(OH)2晶体持续生成,试件28 d抗压强度达到32.4 MPa。

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。

为了提高铝土尾矿泥(以下简称尾泥)的资源化利用率,根据含水量对广西某岩溶洼地型排泥库的尾泥状态进行了分类,研究了不同状态尾泥对W4密度等级泡沫混凝土工作性、力学性能、体积吸水率和孔结构的影响,并进行了微观分析。结果表明:尾泥状态大致分为可塑态、软塑态、流塑态和高流塑态;采用软塑态尾泥制备的泡沫混凝土性能不满足相关标准要求;采用流塑态和高流塑态尾泥制备的泡沫混凝土性能基本一致,且满足相关标准要求。

研究了Ⅱ级粉煤灰-S75级矿粉复合掺合料的掺量(20%、25%、30%、35%)对核工程混凝土工作性、力学性能和耐久性能的影响,并与单掺和复掺Ⅰ级粉煤灰与S95级矿粉的混凝土进行了对比。结果表明:经超细粉磨后,Ⅱ级粉煤灰和S75级矿粉的颗粒形貌得到改善,趋于圆润光滑;相同掺量下,与单掺和复掺Ⅰ级粉煤灰与S95级矿粉的试验组相比,掺复合掺合料混凝土的工作性更好,力学、抗冻、抗氯离子渗透和抗硫酸盐侵蚀性能更优;随着复合掺合料掺量的增加,混凝土的坍落度、抗压强度、相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数均先增大后减小,质量损失率和氯离子扩散系数均先减小后增大,其最佳掺量为30%。

通过聚琥珀酰亚胺(PSI)与氨基开环反应,成功合成了一种新型聚氨基酸衍生型膦酸基减水剂(PSI-g-PEGAP),研究了该减水剂对水泥基材料的影响规律,并与聚羧酸减水剂(PCE)在硫酸盐耐受性方面进行了比较。此外,根据吸附测试、动态光散射表征等,分析了PSI-g-PEGAP与水泥颗粒的相互作用。结果表明:通过引入膦酸基,明显提升了减水剂的减水、保坍性能,且平衡吸附量可增大1倍;与PCE相比,流体力学直径明显增大约10倍,对硫酸盐耐受性也有显著提高。

通过U型连接筋拉拔试件单肢受拉锚固性能试验,研究了拉拔钢筋直径、拉拔钢筋的弯弧内半径、弯后水平段长度、单侧保护层厚度等参数对锚固性能的影响,并对比分析了基于中国、美国、欧洲规范计算的理论锚固强度值。结果表明:当弯弧内半径和水平段长度与L型连接筋的相关构造相同时,两者的锚固性能基本相当;按中国规范进行设计是偏于安全的;单侧保护层厚度对U型连接筋锚固性能的影响较大;U型连接筋水平段末端弯弧段及相应侧的竖直段对锚固性能的强化作用不明显;研究结果揭示了U型连接筋的受力机理,可为建立相关设计方法提供参考。

总结了粉煤灰、偏高岭土、矿渣、硅灰等矿物掺合料改性磷酸镁水泥(MPC)的力学性能及耐久性能研究进展,基于现阶段研究中存在的问题,结合实际工程需求,对矿物掺合料改性MPC的研究及发展方向进行了展望。

通过对3根试件进行抗弯性能试验,研究了普通RC短梁、BFRP布加固未损伤及损伤钢筋混凝土短梁的破坏形态、材料应变、受弯承载力等变化规律。结果表明:BFRP布加固未损伤及损伤RC短梁的极限破坏模式一致,均为BFRP布先被拉断,受压区混凝土未被压碎;与普通RC短梁一致,加固后的试件跨中截面混凝土应变均近似符合平截面假定;BFRP布加固损伤RC短梁的荷载-挠度曲线不存在开裂阶段,且加固后,损伤RC短梁的极限承载力比未损伤RC短梁和普通RC短梁的极限承载力稍高;BFRP布加固未损伤RC短梁可提高试件刚度,降低试件延性;BFRP布加固损伤RC短梁也可提高试件刚度,但不会降低试件延性。

为研究配箍率、箍筋连接方式、有无栓钉对十字型钢混凝土复合柱抗震性能的影响,对5根十字型钢钢骨混凝土复合柱(SSRCZ)和1根钢筋混凝土柱(RCZ)进行了拟静力试验,分析了压弯剪扭作用下试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、特征点参数及受扭等效黏滞阻尼系数,并推导了受扭承载力计算公式。结果表明:6个试件均发生了受扭破坏,SSRCZ试件的抗震性能优于RCZ试件,试件的扭矩-扭率曲线均呈捏拢“S”形;增大配箍率对SSRCZ试件抗震性能的影响并不明显;采用焊接箍筋能有效提升试件的延性和耗能能力;配置栓钉对SSRCZ试件受扭承载力和受扭耗能能力有一定程度提升,但其延性有一定程度降低。

为探究赤泥部分取代矿渣对碱激发泡沫混凝土性能及其微观机理的影响,以赤泥-硅酸盐水泥-矿渣三元复合胶凝材料为泡沫混凝土基体,采用氢氧化钠和硅酸钠溶液作为激发剂,通过纳米改性发泡剂进行物理发泡,制备了不同赤泥取代率的轻质泡沫混凝土(密度等级为A04),并采用激光位移传感器、电子显微镜、X射线衍射仪及热重分析仪进行了检测和表征。结果表明:赤泥的掺入不利于泡沫混凝土的前期稳定性,当赤泥取代率为20%~40%时,泡沫混凝土前90 min的最终沉降量增量较小;赤泥的掺入会降低泡沫混凝土流动度和抗压强度;当赤泥掺量为30%时,泡沫混凝土的抗压强度下降速率最低。