采用pH值为9.5的低碱性电解水制备粉煤灰砂浆,通过对比不同粉煤灰掺量条件下,低碱性电解水粉煤灰砂浆(EM)和普通自来水粉煤灰砂浆(OM)的工作性及力学性能,研究了低碱性电解水对粉煤灰砂浆性能的影响。结果表明:EM的工作性优于OM;控制流动度在(210±5)mm时,各组粉煤灰掺量的EM单位用水量均小于OM;低碱性电解水能够提高粉煤灰砂浆的强度,还能激发粉煤灰的早期活性效应,从而提高粉煤灰砂浆的早期强度,EM的早期抗压强度发展速率较OM提高了11.7%。

为充分发挥无机修复材料在混凝土结构损伤中的应用,研究了骨料种类及粒径、减水剂掺量、胶砂比、胶粉掺量、聚丙烯(PP)纤维掺量、消泡剂掺量对自密实快速修复砂浆工作性及力学性能的影响。结果表明:石英砂砂浆比河砂砂浆有更高的抗压强度,但韧性较差;综合考虑性能及经济性,减水剂掺量为1.6%较为适宜;随着胶砂比降低,砂浆的力学性能下降;掺入2.5%胶粉的砂浆比空白组流动度提高了3.1%,抗折强度提高了8.5%,但过量的胶粉对砂浆性能产生消极影响;PP纤维对砂浆的工作性无明显影响,但随着其掺量增加,砂浆的抗压强度下降;消泡剂的掺入减小了砂浆的流动度,但掺量超过0.1%后几乎不再变化,而砂浆的力学性能随着其掺量的增加先上升后下降。

基于掺矿粉、粉煤灰的复合胶凝材料体系,研究了自制激发剂SHSA对掺合料-高贝利特硫铝酸盐水泥砂浆的工作性、力学性能的影响,并通过微观测试分析了激发剂的作用机理。结果表明:掺加SHSA后,试件的流动度降低,凝结时间缩短;当掺合料掺量相同时,随着SHSA掺量的增加,掺加矿粉试件的28 d抗压强度提高,掺加粉煤灰试件的28 d抗压强度先增加后降低;随着SHSA掺量的增加,C-S-H凝胶数量增加,钙矾石排列更加紧密,浆体密实度增加,未水化的粉煤灰颗粒出现溶解现象,SHSA激发了掺合料的活性。

分别采用物理强化、化学强化和物理-化学复合强化三种不同的强化方式对简单破碎再生粗骨料进行强化处理,并采用100%取代天然碎石制备再生粗骨料混凝土,研究了不同强化处理后的再生粗骨料对混凝土工作性能、力学性能、抗渗透性能和抗碳化性能的影响。结果表明,经过强化处理的再生粗骨料混凝土的各项性能均有不同程度的提高,其中经二次物理强化处理后的再生粗骨料混凝土的用水量较天然碎石混凝土仅增加了6kg/m3,其抗压强度也达到最高值,接近于天然碎石混凝土;经二次物理强化和化学浸渍复合强化处理后的再生混凝土氯离子扩散系数降低了13.6%;三种不同的强化方式处理后,再生混凝土的碳化深度和碳化速度均有所降低。

通过简单破碎制得Ⅱ类再生粗骨料(JP),并经过一次颗粒整形得到准Ⅰ类再生粗骨料(YK),再进行二次颗粒整形获得Ⅰ类再生粗骨料(EK)。研究再生粗骨料不同品质(JP、YK、EK)和不同取代率(φz=0、20%、40%、60%、80%、100%)取代天然骨料(TR)对再生混凝土的用水量和抗压强度的影响。结果表明,再生混凝土的用水量随着取代率的增大而增大;掺入不同品质的再生粗骨料对再生混凝土的抗压强度影响差别很大,当φz≥40%时,JP再生混凝土抗压强度降低幅度较大,YK再生混凝土抗压强度没有较大幅度的降低,而EK再生混凝土的抗压强度先小幅升高后降低,当φz=100%时,28d抗压强度仅降低1MPa。

以硫铝酸盐水泥和脱硫石油焦灰为复合胶凝材料,基于双氧水发泡工艺制备发泡保温材料。研究了水胶比和发泡剂用量对脱硫石油焦灰—硫铝酸盐水泥发泡体系抗压强度和干表观密度的影响。试验结果表明,水胶比相同时,发泡水泥的干表观密度和抗压强度均随发泡剂用量增加而降低,而抗压强度在发泡剂增加到一定程度时趋于稳定;发泡剂用量相同时,干表观密度随水胶比增加而先增加后降低,抗压强度随水胶比增加总体呈上升趋势。其中当水胶比较低时,试块强度增长较快;当水胶比较高时,试块强度趋于稳定。

为了解决环境污染与资源紧张的问题,利用建筑垃圾中的废弃混凝土制备再生粗骨料和再生细骨料,分别按照不同的取代率替代天然骨料以双掺的形式制备再生混凝土。研究结果表明,双掺再生骨料混凝土的工作性及力学性能要差于天然骨料混凝土;随着再生细骨料和再生粗骨料取代率的增大,其用水量显著增多,各个龄期的抗压强度逐渐降低,但这两种性能均呈现出较好的线性关系;当双掺再生骨料的取代率均达到100%时,相比天然骨料混凝土,其用水量增多22.1%,抗压强度降低19.2MPa,线性相关系数均在0.942以上;再生混凝土应用时,双掺再生骨料的取代率均不宜大于50%。

将2种不同粒径、碱活化的废旧硫化橡胶粉(WTR),以3种不同掺量等体积取代细骨料,制成废旧胶粉改性水泥砂浆(WTRCM),研究WTRCM耐水抗渗、抗压及阻尼减振性能。结果表明,WTRCM的单面吸水率、力学强度随WTR掺量的增加均逐渐降低,60目和80目WTR体积掺量为20%的WTRCM单面吸水量、抗压强度分别降低了60%、69%和62%、60%,表明憎水且柔性WTR掺入能提升砂浆抗渗耐水能力,但会降低其抗压强度,且掺加粒度细的WTR更为有利。WTRCM的损耗因子随WTR掺量增加而逐渐增大,60目和80目WTR体积掺量为30%的WTRCM阻尼减振效果可提高分别达30%、36%,表明具有柔韧性的WTR掺入有利于快速衰减掉WTRCM所受的振动能量,且掺加粒度细的WTR更为有效。

概述了赤泥的物理性质、化学组成和矿物组成,研究了赤泥在混凝土中的应用。研究表明,赤泥作为矿物掺合料,当掺量为20%时,可以改善赤泥-水泥体系的抗折强度,又不会对抗压强度造成过大损失;在水泥用量相同时,双掺赤泥和粉煤灰体系的强度要高于单掺赤泥或粉煤灰体系的强度;碱激发剂有利于双掺体系强度的增长。

采用建筑垃圾中的废弃混凝土制备出Ⅰ类品质再生粗骨料,并按照不同的取代率替代天然粗骨料制备再生混凝土,研究了不同水泥用量体系下Ⅰ类品质再生粗骨料的取代率对再生混凝土抗碳化性能的影响。结果表明,再生混凝土的抗碳化性能随着再生粗骨料取代率的降低和水泥用量的增加而逐渐增强,且逐渐接近于天然骨料混凝土;当水泥用量为500kg/m3且取代率为60%时,其碳化深度相比天然骨料混凝土仅增加0.3mm;再生混凝土中再生粗骨料的取代率不宜过高,最大取代率宜选择在40%~60%之间。