研究了粉煤灰、矿粉和硅灰对透水混凝土力学性能、渗透性能和抗冻性能的影响。结果表明:粉煤灰具有的"形态效应"和"微集料效应",可以有效改善透水混凝土的工作性能,提高透水混凝土的致密度,从而改善透水混凝土的力学性能、渗透性能和抗冻性能;矿粉可以显著提高透水混凝土的力学性能、渗透性能和抗冻性能,当矿粉掺量小于15%时,提高矿粉掺量可以有效提高透水混凝土的综合性能;硅灰能够大幅度提高透水混凝土的力学性能和抗冻性能,对渗透性能也有一定程度的改善,但提高硅灰掺量对提高透水混凝土力学性能和抗冻性能作用有限,且掺量过高时会对透水混凝土的渗透性能有一定影响。

通过对不同配合比净浆试件浸泡在醋酸溶液后进行抗压强度、SEM等测试,研究了石灰石粉、硅粉、粉煤灰等矿物掺合料对水泥石抗酸性侵蚀性能的影响。结果表明,水胶比较低时,由于浆体结构致密,侵蚀破坏进程较慢;掺入石灰石粉后,浆体在醋酸侵蚀下的强度降低,远低于基准浆体;石灰石粉与粉煤灰及硅灰复掺时,由于发生火山灰反应,浆体的抗酸性侵蚀性能得到提高。

选用普通硅酸盐水泥、砂、石膏、铝矾土等来研制早强微膨胀高性能锚杆注浆材料。采用正交试验,并用极差法对试验结果进行分析,得出以下结论:1d、3d、14d抗压强度和抗折强度分别达到17MPa、38MPa、61MPa和4.9MPa、7.5MPa、9.1MPa。1d竖向膨胀率为0.089%,属于微膨胀,后期膨胀较稳定,可以有效避免由于浆体收缩引起的锚杆失效。此外,利用SEM、XRD和压汞仪对硬化浆体微观结构进行表征,发现1d时硬化浆体中就有大量的钙矾石生成。

采用CABR-NES非接触式收缩变形测定仪及平板刀口约束收缩法,研究了粉煤灰、矿渣粉掺量对混凝土早期收缩与开裂性能的影响。结果表明,在相同水胶比下,采用等量的粉煤灰或矿渣粉取代水泥对混凝土的早期收缩及开裂性能均有一定的改善作用,粉煤灰对混凝土开裂的抑制效果优于矿渣粉。当粉煤灰和矿渣粉掺量分别为30%和10%时,混凝土具有最小的收缩率、开裂面积及较小的最大裂缝宽度。混凝土的收缩与开裂存在较好的相关性,混凝土的早期开裂主要与其早期收缩有关,当掺入粉煤灰或矿渣粉的混凝土收缩量较小时,混凝土单位面积上的总开裂面积则相对较小。

以C60混凝土为研究对象,通过单掺和复掺不同比例的粉煤灰、矿粉、偏高岭土,研究各矿物掺合料对混凝土抗压强度及体积稳定性的影响。结果表明,单掺粉煤灰和偏高岭土能有效降低混凝土试件的收缩率,其中掺加20%粉煤灰的混凝土试件,60d收缩率相比不掺加时降低了19.07%,单掺偏高岭土10%与20%时,收缩率分别降低了28.66%和30.27%,二者相差不大。复掺10%偏高岭土+20%粉煤灰时,混凝土试件的收缩率得到进一步降低,60d收缩率仅为空白样的60.02%,且28d抗压强度为63.5MPa,与空白样相比略微降低。

通过掺加粉煤灰、矿粉、磨细石英砂等矿物掺合料制备了不同强度等级的混凝土,研究了矿物掺合料掺量、种类以及水灰比、混凝土内部不同深度对混凝土内部碱度的影响,并对比分析了不同矿物掺合料混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。研究结果表明,适量的矿物掺合料不仅可节约水泥,优化混凝土结构,提高混凝土抗硫酸盐侵蚀能力,同时对混凝土内部碱度影响较小。混凝土内部碱度分布基本均匀,不同深度的孔溶液中pH值基本一致;且混凝土的水灰比对其碱度几乎没有影响。

研究了矿物掺合料对混凝土抗杂散电流性能的影响。结果发现:粉煤灰和矿渣微粉均可以改善混凝土的抗杂散电流性能,并且随着掺量的增加,改善效果逐渐增强。粉煤灰和矿渣微粉复掺后,改善混凝土抗杂散电流的效果最为显著,尤其是复掺总量为20%时,混凝土杂散电流腐蚀开裂时间比基准混凝土延长了28.67%。通过对各配合比混凝土试样进行Sirion场发射扫描电镜实验观察混凝土表面形貌特征发现,粉煤灰与矿渣微粉的复掺使得胶凝材料水化完全,混凝土表面较为致密,大大提高了混凝土的抗杂散电流性能。

通过混凝土中砂浆的抗压、抗折耐蚀系数和膨胀率判断混凝土受硫酸盐腐蚀的情况,并结合混凝土孔结构参数,对矿物掺合料抑制混凝土硫酸盐腐蚀作用进行了分析。

研究了矿物掺合料对混凝土钢筋保护性能的影响。结果显示,单掺矿粉、粉煤灰与矿粉复掺均能改善混凝土的钢筋保护性能。粉煤灰和矿粉复掺时,改善混凝土钢筋保护性能效果最为显著,复掺总量为20%时,比基准混凝土钢筋锈蚀率减少了24.37%。通过对各配合比混凝土试样进行压汞试验和Sirion场发射扫描电镜实验观察混凝土表面形貌特征发现,粉煤灰与矿粉复掺使胶凝材料水化完全,混凝土表面较为致密,从而大大提高了混凝土对钢筋的保护性能。

采用自行改进的集中约束平板法测试系统,研究了粉煤灰、矿渣微粉及硅灰等矿物掺合料对低水胶比高强混凝土出现塑性裂缝的初始开裂时间、24h内最大裂缝宽度和裂缝总面积的影响。结果表明:粉煤灰的掺入能有效抑制低水胶比高强混凝土的塑性开裂,推迟裂缝出现的初始开裂时间,减小最大裂缝宽度和裂缝总面积;矿渣微粉的掺入在低掺量下对低水胶比高强混凝土的塑性开裂有一定的抑制作用,但在高掺量下有增大低水胶比高强混凝土塑性开裂的趋势;硅灰的掺入加剧了低水胶比高强混凝土的塑性开裂,表现为出现塑性裂缝的初始开裂时间提前和裂缝总面积的增大。