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。

为了解决沙漠砂在3D打印混凝土应用过程中存在黏聚性和保水性差、打印性能不良的问题,研究了4种不同掺量外加剂复掺对3D打印沙漠砂混凝土的流动性、凝结时间、建造性和可挤出性的影响。结果表明,沙漠砂作为骨料进行混凝土3D打印是可行的,通过掺入适量的减水剂(PCE)、纤维素醚(HPMC)、可再分散性乳胶粉(EVA)和速凝剂(CA)可有效改善混凝土的可打印性能。当沙漠砂混凝土的流动度在155~180 mm、贯入阻力在10~30 kPa范围内时,其性能满足3D打印混凝土的技术要求;当沙漠砂混凝土的流动度在160~165 mm、贯入阻力在17~23 kPa范围内时,其具有优异的可打印性能。

基于现有的透水混凝土模型,提出了透水混凝土骨料挂浆厚度试验和计算方法。同时研究了骨料粒径、水灰比、硅灰掺量和胶粉掺量对骨料表面挂浆厚度的影响。试验结果表明,骨料粒径对骨料挂浆厚度影响较小;随着水灰比的增大,掺入硅灰的净浆挂浆厚度明显减小,掺入胶粉的净浆挂浆厚度基本不变;随着硅灰掺量的增加,骨料挂浆厚度随之增大,但增长速率有所减小;随着胶粉掺量的增加,骨料挂浆厚度先增大后减小。