研究了聚乙烯醇(PVA)纤维的长度(3 mm、6 mm、12 mm)和体积掺量(0、0.1%、0.3%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)对轻骨料混凝土抗压和劈裂抗拉性能的影响,并对PVA纤维轻骨料混凝土的抗压强度尺寸效应进行了研究。结果表明:随着PVA纤维长度和体积掺量的增加,轻骨料混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度基本均呈降低趋势,当PVA纤维长度为3 mm、体积掺量为0.1%时,轻骨料混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度达到最大;PVA纤维轻骨料混凝土的抗压强度尺寸效应较为显著,建立的PVA纤维轻骨料混凝土抗压强度尺寸效应公式与试验结果吻合良好。

采用了体积掺量25%的泡沫与陶粒复合制备了不同密度等级(800、1000、1200、1400)的大流动性陶粒泡沫混凝土,研究了微硅粉掺量对其性能影响,测试了陶粒泡沫混凝土的流动性、不同龄期的抗压强度、劈裂抗拉强度、吸水率、导热系数等。结果表明:引入泡沫可使混凝土的坍落度大于240 mm,具有大流动性的同时有效解决了陶粒易上浮的问题;微硅粉的掺入提高了陶粒泡沫混凝土的力学性能,且密度等级越低,微硅粉的提高效果越明显;陶粒泡沫混凝土的孔隙率和吸水率随陶粒掺量的增加而增加,随微硅粉掺量的增加而降低;陶粒可以改善混凝土的保温性能,其导热系数随陶粒掺量的增加而降低。

研究了水胶比、胶砂比、矿物掺合料的类型及掺量对超高性能混凝土(UHPC)工作性和力学性能的影响。结果表明:适当增大水胶比和胶砂比、掺入适量矿物掺合料均对UHPC的工作性有积极影响;随着水胶比的增加,UHPC的抗压强度基本呈降低趋势;胶砂比对UHPC抗压强度的影响不明显;掺入适量矿物掺合料(硅灰+超细粉煤灰微珠)可显著提高UHPC的28 d抗压强度。综合考虑工作性和力学性能,UHPC的推荐配合比为:水胶比控制在0.16~0.18,胶砂比控制在1.00~1.15,矿物掺合料(硅灰+超细粉煤灰微珠)总掺量控制在25%~35%,超细粉煤灰微珠掺量控制在15%~25%。

研究了减缩剂(SRA)掺量对超高性能混凝土(UHPC)抗压强度、抗折强度、自收缩和干燥收缩的影响。结果表明:随着减缩剂掺量的增加,UHPC的自收缩和干燥收缩显著降低,特别是早期自收缩减小效果更为明显,但同时会降低试件的抗压强度、抗折强度,且随着减缩剂掺量的增加,抗压强度不断降低。

研究了一种黏度改性材料或石灰石粉与矿粉复掺对清水混凝土力学性能、抗渗性能和外观质量的影响。结果表明:用8%的黏度改性材料或15%的石灰石粉与矿粉复掺对提高清水混凝土的抗压强度、降低其电通量和氯离子扩散系数的效果相对较好;复掺黏度改性材料或石灰石粉制备的清水混凝土外观颜色偏亮,表面平整光滑,气泡较少。

用陶砂部分替代河砂制备了3D打印砂浆,并对该砂浆的流动性、抗压强度以及微观孔结构进行了研究。试验结果表明:砂浆的流动度在170~180 mm时具有良好的可打印性;随陶砂掺量的增加,3D打印砂浆的抗压强度降低,当陶砂的体积掺量为30%时,砂浆试件28 d的抗压强度为14.7 MPa;随着陶砂掺量的增大,砂浆3 d龄期的孔隙率呈现先增大后减小的趋势,其中,陶砂体积掺量为30%时,砂浆的孔隙率最小,此时无害孔和少害孔所占的比例最大。

研究了在低湿环境下,不同养护温度(-40、-20、0、20、40、60℃)对再生混凝土工作性、力学性能、耐久性能的影响。结果表明:当养护温度为40℃时,再生混凝土28 d的抗压强度最佳,相比于常温(20℃)养护下的抗压强度提高了17%;过低或过高的养护温度都会对再生混凝土的抗裂性能造成影响;温度为40℃时的养护效果最优,试件内部密实度高,再生混凝土的耐久性能好。

采用乙烯醋酸乙烯酯可再分散乳胶粉(EVA)对纳米CaCO3颗粒进行改性,并用吸光光度法分析其分散效果。掺入浓度为5%~20%的EVA溶液和1.0%~2.5%的纳米CaCO3制备了水泥基复合材料试件(NCC),研究了改性纳米CaCO3对NCC抗压强度的影响,并用SEM对NCC微观结构进行了表征。结果表明:EVA溶液对纳米CaCO3具有良好的分散作用;纳米CaCO3掺量相同时,EVA溶液浓度越大,减水剂掺量越少;当EVA水溶液的浓度为15%,纳米CaCO3掺量为胶凝材料质量的2.0%时,NCC各龄期的抗压强度最高,表面孔隙较少。

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。

为研究海洋环境下海水海砂水泥砂浆抗压强度的时变规律,以水泥种类、服役环境和水灰比为变化参数,设计和制作了210个海水海砂水泥砂浆棱柱体试件,并进行抗压强度试验。基于抗压强度结果和抗压强度-时变曲线,分析了各参数对海水海砂水泥砂浆抗压强度的影响及时变规律。结果表明:在海水浸泡环境下,复合硅酸盐海水海砂水泥砂浆的峰值抗压强度最高,约为普通硅酸盐水泥和抗硫酸硅酸盐海水海砂水泥砂浆抗压强度的2倍;在干湿循环环境下,三种不同水泥种类的砂浆试件总体上前期抗压强度发展较慢,峰值抗压强度均较优,除水灰比为0.6的普通硅酸盐海水海砂水泥砂浆后期强度下降相对较缓外,其余试件后期强度降低较快。