分别以赤铁矿、褐铁矿作为重骨料,并掺入适量铁砂,制备了高性能防辐射混凝土,对比研究了重骨料的类型对防辐射混凝土工作性、力学性能、表观密度、屏蔽性能和耐高温性能的影响。结果表明:掺赤铁矿、褐铁矿防辐射混凝土的工作性、力学性能、表观密度和耐高温性能均满足相关工程要求;赤铁矿防辐射混凝土中H、O元素的等效质量密度不满足工程要求,Fe元素的等效质量密度满足工程要求;褐铁矿防辐射混凝土中H、O、Fe元素的等效质量密度均满足工程要求,屏蔽性能较好。综合考虑各项性能,推荐采用褐铁矿作为防辐射混凝土的重骨料。

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%。

在矿物掺合料总掺量35%~60%和水胶比0.42~0.29的情况下,采用粉煤灰、矿粉复掺,设计了系列大掺量矿物掺合料高性能混凝土(HPC)配合比,试验研究了矿物掺合料掺量、水胶比对HPC坍落度、抗压强度、抗碳化性能、抗氯离子渗透性能、早期收缩性能的影响。结果表明:矿物掺合料可显著改善HPC的性能,且随着水胶比的降低,矿物掺合料对HPC性能的改善效果更显著;所制备的大掺量矿物掺合料HPC具有良好的技术可行性,满足相关核电工程设计要求。

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。

选用钢纤维、杜拉纤维和塑钢纤维,在总体积率不超过1%时,按二元或三元混杂制备混杂纤维增强高性能混凝土,并通过立方体标准试块的基本力学性能试验,研究了三种纤维的混杂方式以及混掺比例对混凝土抗压强度、劈拉强度以及拉压比的影响。研究结果表明,钢纤维-塑钢纤维-杜拉纤维三元混杂对混凝土的抗压强度影响并不明显,但能显著改善混凝土试块破坏时的延性;适宜比例的钢纤维、塑钢纤维与杜拉纤维混杂可显著改善基体混凝土的劈拉韧性,使劈拉强度提高30%~55%,拉压比增大到1/17~1/15;钢纤维/塑钢纤维/杜拉纤维体积掺量分别为0.7%、0.19%、0.11%时混杂纤维的复合增强效果最好,高性能混凝土拉压比达到1/15.1。

在纤维总体积掺率不超过1%的情况下,采用钢纤维、塑钢纤维及聚丙烯纤维单掺、双掺和三掺配制得到高流动度纤维增强混凝土。通过稠度试验、基本力学性能试验以及耐久性试验,对比分析了纤维混杂方式和纤维混掺比例对基体混凝土工作性能、基本力学性能以及耐久性的影响。结果表明,钢纤维/塑钢纤维/聚丙烯三元混杂可有效改善基体混凝土的抗压强度和劈裂强度,最大分别提高了25%和32.61%;大流动度混杂纤维增强混凝土的抗渗等级可满足P8要求,具有良好的抗渗性能,最大渗水高度仅为29mm;大流动度混杂纤维增强混凝土的抗冻等级可满足F250要求,且前175次冻融循环质量损失率维持在1%~2%;基于工作性能、基本力学性能以及耐久性最优的混掺比例为0.4%SF、0.4%HF、0.11%PPF。

在纤维总体积掺率不超过1%的情况下,采用钢纤维、塑钢纤维以及聚丙烯纤维单掺、双掺和三掺配制得到了高流动度纤维增强混凝土;通过稠度试验、抗压试验和劈裂试验,对比分析了纤维混杂方式和纤维混掺比例对基体混凝土工作性能、抗压强度以及劈裂强度的影响规律。结果表明,在混凝土中掺加0.25%~0.35%的引气剂可显著改善混杂纤维增强混凝土的坍落度和坍落扩展度;钢纤维/塑钢纤维/聚丙烯三元混杂可显著提高基体混凝土的抗压强度和劈裂强度最大分别提高了25%和32.61%。;综合考虑混凝土工作性能和力学性能,CF60大流动混杂纤维增强混凝土的纤维混掺比例选定为0.6%SF、0.2%HF、0.11%PPF,引气剂建议掺量为0.35%。