研究了电解锰渣等质量替代0、10%、20%、30%、40%、50%水泥对混凝土抗压强度的影响,采用核磁共振技术分析了掺电解锰渣混凝土微观孔隙的发育规律。结果表明:掺入电解锰渣后,混凝土的抗压强度降低;随着龄期的延长,掺电解锰渣混凝土的抗压强度基本呈先小幅降低后增大的趋势;随着电解锰渣掺量的增加,T2谱图的面积增大,试件的孔隙率增大。

根据“华龙一号”核电工程PX泵房蜗壳区钢筋混凝土结构设计要求,设计了掺多功能外加剂的高性能纤维增强混凝土,研究了混凝土的工作性、力学性能、抗氯离子渗透性能和收缩性能。结果表明:掺或不掺多功能外加剂的混凝土工作性、力学性能、抗氯离子渗透性能和收缩性能均满足工程要求;多功能外加剂的掺入对混凝土的坍落度、抗压强度和氯离子扩散系数影响不大,但能显著提高混凝土的先水中14 d后空气中14 d的限制膨胀率,提高混凝土的补偿收缩能力;工程应用结果表明,掺多功能外加剂的混凝土在连续生产期间的28 d抗压强度符合相关标准中的控制要求,标准差仅为2.72 MPa,说明混凝土的质量稳定、可控。

研究了橡胶颗粒等质量替代0、10%、20%、30%、40%的石英砂对应变硬化水泥基复合材料(SHCC)力学及抗冲击性能的影响。结果表明:随着橡胶颗粒掺量的增加,试件的抗压和抗拉强度降低,但延性增加;随着环境温度的降低,同类试件的最大冲击荷载增大,最大位移减小;与未掺橡胶颗粒的SHCC相比,橡胶改性SHCC具有更高的耗能能力,尤其是在低温(-50℃)环境下,说明橡胶改性SHCC更适合应用于寒冷地区;适当增加橡胶颗粒的掺量有利于进一步提高SHCC在低温环境下的抗冲击性能;在亚高温(150℃)环境下,随着橡胶颗粒掺量的增加,橡胶改性SHCC的耗能能力基本略有下降,且随着冲击高度的增加,下降幅度基本呈减小趋势,但基本高于未掺橡胶颗粒的试件。

研究了铜尾矿砂等质量替代0、30%、50%、70%、100%的机制砂对混凝土耐污水腐蚀性能的影响,并对其作用机理进行了分析。结果表明:随着铜尾矿砂掺量的增加,试件在污水环境中浸泡90 d后的质量损失率降低,抗压强度保留率先增大后减小;混凝土对铜尾矿砂中的重金属具有一定固结作用,可有效减少混凝土表面的微生物附着量,抑制微生物的繁殖代谢,减少生物酸的生成量,从而提高混凝土的耐污水腐蚀性能。

采用二乙烯三胺、亚磷酸、甲醛在硫酸催化下通过曼尼希反应合成了两种有机膦缓凝剂(HR-1和HR-2),并通过与聚羧酸减水剂(PCE)复配研究了其对水泥砂浆及混凝土性能的影响。结果表明:合成的有机膦缓凝剂均能有效延缓水泥水化,具有较好的缓凝性能,且HR-2的缓凝效果比HR-1更好;有机膦缓凝剂与PCE复掺,虽降低了PCE的初始分散性能,但提高了保坍性能;有机膦缓凝剂的加入能减小机制砂对PCE分散性能的影响,提高PCE对机制砂的适应性。

利用电石渣对原状磷石膏进行了改性处理,制备了改性磷石膏-矿渣粉-水泥三元胶凝材料,将三元胶凝材料、骨料、水按一定比例混合均匀制得了磷石膏路基稳定材料。计算了磷石膏路基稳定材料在生产阶段的能耗和碳排放量,并与普通水稳材料进行了对比分析。结果表明:磷石膏路基稳定材料在生产过程中的电耗为6.09(kW·h)/t、油耗为1.09 L/t、煤耗为0.38 kgce/t、综合能耗为2.48 kgce/t,相比普通水稳材料可节约综合能耗59.28%;磷石膏路基稳定材料在生产过程中会产生12.57 kgCO2/t,相比普通水稳材料可减少76.87%的碳排放量。

研究了隧道洞渣机制砂的细度模数(2.11~3.09)、石粉含量(3%~9%)、针片状颗粒的粒径(0.80~4.75 mm)与含量(0~20%)对机制砂空隙率和砂浆表观密度、流动度、抗压强度的影响。结果表明:随着细度模数的增加,机制砂的空隙率先减小后增大,砂浆的流动度、表观密度和28 d抗压强度先增大后减小,推荐细度模数为2.70;随着石粉含量的增加,机制砂的空隙率减小,砂浆的流动度、表观密度和28 d抗压强度降低,推荐石粉含量为3%;随着针片状颗粒粒径的增加,机制砂的空隙率增大,砂浆的流动度、表观密度和28 d抗压强度降低,推荐针片状颗粒粒径为0.80~1.60 mm;随着针片状颗粒含量从0增至20%,机制砂的空隙率增大,砂浆的流动度和表观密度降低,28 d抗压强度变化不大。

总结了纤维的种类(无机纤维、有机纤维)、掺量和掺入方式(单掺、混掺)对泡沫混凝土性能的影响,分析了纤维在泡沫混凝土中的作用机理,指出了纤维增强泡沫混凝土存在的不足,并对其未来研究方向进行了展望。

基于最紧密堆积理论,对砂石和胶凝材料进行了最紧密堆积设计,选用最佳配合比制备了高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土,并对其性能进行了测试。结果表明:当m2区砂∶m3区砂=6∶4,m5~10 mm石∶m5~10 mm石=4∶6,水泥、粉煤灰、矿粉质量比为7.0∶0.5∶2.5,水胶比为0.35,膨胀剂掺量为5%时,所制备的自密实混凝土性能良好,扩展度可达660~680 mm,T500为4~6 s,28 d抗压强度>40 MPa,56 d干燥收缩≤400×10-6,满足相关标准要求。

分析了我国建筑用砂石资源短缺的原因,包括砂石资源开发利用不均衡、天然砂石资源被限制开采等;探讨了现阶段建筑用砂石存在的问题,如价格波动大、供求不平衡、机制砂石质量良莠不齐等;提出了缓解建筑用砂石资源短缺和解决现存问题的方法,可为我国建筑用砂石市场的健康发展提供参考。