采用矿渣制备了超硫酸盐水泥,研究了硫酸亚铁和硝酸钙的掺量和掺加方式对超硫酸盐水泥3 d、7 d、28 d和90 d抗压、抗折强度的影响。结果表明:单掺适量硫酸亚铁时,超硫酸盐水泥各龄期的抗压、抗折强度均有所提高,但掺量过大(>0.5%)时对早期(3 d)抗压、抗折强度不利;单掺硝酸钙时,超硫酸盐水泥各龄期的抗压、抗折强度均有所降低;复掺硫酸亚铁和硝酸钙时,超硫酸盐水泥各龄期的抗压、抗折强度较未掺和单掺时均有明显提高,其中,复掺1.5%硫酸亚铁和2.0%硝酸钙对强度的提高效果最好。

采用近场动力学方法模拟了泡沫混凝土三维模型的单轴拉伸,通过与文献数据对比验证了数值模拟的有效性。基于对孔隙率为30%~70%、单元孔隙球度为0.6~1.0的泡沫混凝土三维模型的模拟结果,探讨了泡沫混凝土的孔隙结构对抗拉性能的影响。结果表明:泡沫混凝土的抗拉性能(弹性模量、强度和断裂能)随着孔隙率的增加而降低,随着单元孔隙球度的增加而提升。泡沫混凝土三维模型的抗拉性能具有显著的非均质性,这是由于孔隙随机分布导致不同模型的水泥骨架壁厚级配不同所致,在壁厚较薄的局部区域容易造成应力集中,从而削弱泡沫混凝土的抗拉性能。

为了提高装配式构件的早期强度,加快模具的周转率,采用3因素3水平正交试验,研究了无水硫酸钠、甲酸钙和偏铝酸钠三种早强剂的复掺类型、复掺比例对装配式构件混凝土坍落度和力学性能的影响,并得到了优化后的最佳配合比。结果表明:早强剂的复掺会降低混凝土的坍落度和凝结时间,提高早期强度;综合考虑,确定无水硫酸钠、甲酸钙、偏铝酸钠的最佳掺量分别为0.3%、0.4%、0.1%。

通过调整胶凝材料组分和总量、机制砂石粉含量等,研究了桥梁用机制砂混凝土的工作性、力学性能、耐久性能。结果表明:当m粉煤灰∶m矿粉为7∶4、胶凝材料总量为400 kg/m3、石粉含量为8%时,所制备的桥梁用机制砂混凝土的初始坍落度和扩展度可达250 mm和630 mm,且经时损失较小,可实现自密实浇筑,60 d抗压强度为70 MPa,28 d碳化深度仅为5.8 mm,56 d电通量为582 C,综合性能良好。

介绍了SiO2气凝胶的优异性能,将其掺入砂浆、普通混凝土、泡沫混凝土、轻骨料混凝土后,研究了其对砂浆和各类混凝土性能的影响,对比了掺入SiO2气凝胶前后混凝土保温性能、力学性能的变化特征,并对SiO2气凝胶复合砂浆和混凝土的未来发展进行了展望。

采用3种丙烯酸聚合物乳液(纯丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液)对麦秸纤维进行了改性处理,对比分析了未改性和改性麦秸纤维的吸水率、润湿性、抗拉强度,并进行了微观分析。在此基础上,研究了改性麦秸纤维对水泥基材料力学性能的影响。结果表明:与未改性麦秸纤维相比,3种改性麦秸纤维的吸水率均降低,疏水性和抗拉强度均提高;与纯丙乳液和苯丙乳液改性麦秸纤维相比,硅丙乳液改性麦秸纤维的吸水率最低,疏水性和抗拉强度最高;与未改性麦秸纤维增强水泥基材料相比,3种改性麦秸纤维增强水泥基材料的抗压、抗折强度提高,韧性增强,其中,硅丙乳液改性麦秸纤维对水泥基材料的增强、增韧作用相对最好。

为了解决传统应变硬化水泥基复合材料(以下简称SHCC)高成本和高水泥用量的问题,用国产PVA纤维和河砂分别全部取代传统SHCC中广泛使用的进口PVA纤维、超细石英砂,并用粉煤灰等质量部分取代50.0%、62.5%、75.0%的水泥,制备了低成本、低碳SHCC,研究了粉煤灰掺量和砂胶比对SHCC力学性能的影响,并用SEM观察了其微观形貌。结果表明:用国产PVA纤维和河砂可以制备出低成本、低碳SHCC;随着粉煤灰掺量的增加,试件的抗压、抗折和拉伸强度降低,但延性提升;随着砂胶比的增加,试件的抗压、抗折强度降低,拉伸强度提高,延性降低。

基于细菌反硝化作用诱导碳酸盐沉积原理,建立了松散细颗粒材料与矿化胶结液注浆修复的混凝土裂缝三维多孔介质渗流数值模型。考虑混凝土断面的分形特征,选取Darcy速度驱动模型和Brinkman压力驱动模型下两种边界条件进行模拟,研究了两种驱动方式对修复过程的影响,得出了混凝土裂缝修复过程中灌浆液葡萄糖浓度、CaCO3生成量、裂缝内胶结颗粒孔隙率随反应时间变化的关系,给出了反应过程中模型内压力场和速度场分布云图。结果表明:随着分形维数的增加,反应用时减少,且在反应结束时,对于分形维数2.8的最光滑裂缝断面,注浆入口处的孔隙率为0.12,渗透系数为9.02×10-13 m/h,分别为混凝土修复前的30%和2.2%。

研究了微珠掺量(0、4%、8%、12%、16%)对高石粉含量机制砂C60混凝土的工作性、力学性能和耐久性能的影响。结果表明:掺入适量的微珠能改善高石粉含量机制砂C60混凝土拌合物的流动性,降低1 h坍落度损失和倒筒排空时间,提高力学和耐久性能;当微珠掺量为8%~12%时,高石粉含量机制砂C60混凝土的综合性能最佳。

通过调整不同浸泡时间(0、2、5、24、120 h)来研究C20、C30及C40混凝土的含水率,并研究了含水率对混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、应力-应变的影响规律。结果表明:随浸泡时间的延长,混凝土的含水率总体表现出前期快速增加,后期缓慢增加,120 h时基本达到饱和状态;混凝土的抗压强度与劈裂抗拉强度均随含水率的增加呈降低趋势,含水率的影响作用显著;在饱和状态下,混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度较干燥状态时的最大降幅分别达36.35%、32.36%;相对较低强度等级混凝土的力学性能对含水率的敏感性更强;随着含水率的增加,混凝土的单轴抗压及劈裂抗拉峰值应变呈下降趋势,单轴抗压及劈裂抗拉应力-应变曲线的上升段斜率逐渐增大。