以普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硫铝酸盐水泥、石膏为胶凝材料,掺入减水剂、保水剂、纤维、发泡剂等制备了泡沫混凝土,通过分析发泡剂稳泡时间、泡沫混凝土的凝结时间、抗压强度和膨胀率确定了最优配合比,并对最优配合比下的墙板进行了中试试验。结果表明:发泡剂的最佳稳泡时间为1 h以内;当m普通硅酸盐水泥∶m粉煤灰∶m硫铝酸盐水泥∶m石膏=5.0∶4.0∶0.4∶0.6时,泡沫混凝土的初凝时间小于60 min,抗压强度>3.5 MPa,膨胀率达到镁基水泥水平,抗开裂性能良好,且此配合比下的墙板各项性能指标良好。

以普通硅酸盐水泥为胶凝材料,内掺促强减缩剂,加入抗裂剂、粉煤灰、炉渣、尾矿砂,采用物理发泡工艺方法制备了轻质高强抗裂隔墙板。解决了以普通硅酸盐水泥为基材制备的轻质隔墙板早期强度低、脱模时间长的缺点,并且轻质高强抗裂隔墙板的抗压强度更高,后期强度持续增长,同时克服了由于硫铝酸盐水泥运输距离长而造成墙板单位价格高的问题;对于通过物理发泡工艺制备的墙板,加入抗裂剂可解决墙板因水灰比大、以物理发泡剂为表面活性剂而引起的收缩开裂问题。

研究了HCSA抗裂增强材料对混凝土强度、限制膨胀率、温度应力的影响,并分析了蒸养与非蒸养条件下掺抗裂增强材料混凝土的强度发展变化情况。结果表明:抗裂增强材料可显著提高混凝土的抗裂性,当水胶比为0.36、抗裂增强材料掺量为70 kg/m3时,混凝土强度发展良好,且限制膨胀率较高;抗裂增强材料可显著降低混凝土的温度敏感性,当抗裂增强材料掺量为50 kg/m3时,混凝土试件最大压应力提高了119%,断裂应力下降了13%,断裂温度降低了37%;采用抗裂增强材料代替粉煤灰,在免蒸养条件下,混凝土1 d强度比提高了192%,在蒸养条件下,1 d强度比提高了196%。

通过强度、干密度测试以及XRD、FTIR、SEM分析,研究了纳米C-S-H对固硫灰蒸压加气混凝土性能及水化产物的影响。结果表明:随着纳米C-S-H掺量的增加,蒸压加气混凝土的干密度和抗压强度均呈先增后降的趋势,且当纳米C-S-H掺量为3%时,蒸压加气混凝土的抗压强度最大,较空白组提高了13.2%;在蒸压养护条件下,纳米C-S-H的掺入一方面促进了体系中的Ca(OH)2与固硫灰中的活性SiO2和Al2O3反应,形成了更多的托贝莫来石和C-S-H凝胶,另一方面加速了托贝莫来石和C-S-H凝胶的生长速度,形成了尺寸更大的反应产物;纳米C-S-H的掺入降低了蒸压加气混凝土中的孔洞率,提高了蒸压加气混凝土的密实度和强度;固硫灰中的三种主要物相与Ca(OH)2的蒸压反应活性大小为薄片叠层状的黏土矿物热分解产物最高,带棱角粒状的石英颗粒次之,球状的铝硅酸钙物相最低。

为确定不同强度等级泵送山砂混凝土适宜的含泥量,研究了含泥量对山砂混凝土工作性和抗压强度的影响,并采用X射线衍射(XRD)和压汞(MIP)测试技术,分析了水泥石物相组成和孔结构的变化规律,探讨了含泥量对泵送山砂混凝土强度影响作用机理。结果表明:含泥量对泵送山砂混凝土1 h坍落度损失的影响大于对初始坍落度的影响,山砂最高含泥量应以满足泵送混凝土坍落度损失设计要求为宜。为满足泵送混凝土强度要求,C35泵送混凝土的山砂含泥量应≤6%,C40泵送混凝土的山砂含泥量应≤4%,C50泵送混凝土的山砂含泥量应≤2%。含泥量对混凝土强度的不利影响是由于超出合理范围的泥抑制了水泥的水化。

以微纳米级水泥基多孔材料为载体,石蜡为相变材料,采用真空浸渍工艺,制备了相变骨料和相变骨料水泥砂浆,并研究了相变水泥砂浆的性能。研究结果表明:石蜡的最大负载率为65%;相变骨料泄漏率随真空度增加与浸渍时间延长而降低;随着相变骨料取代率的增加,砂浆的抗压强度降低,导热系数下降,且强化了延迟、降低温峰效应。

以建筑垃圾、水泥和自来水厂尾泥(含水率为60%)为主要原材料制备了免烧砖,研究了水泥掺量、尾泥掺量和含水率对免烧砖抗压强度的影响,分析了尾泥固化的作用机制。结果表明,免烧砖的最佳配合比为:水泥20%+尾泥20%+建筑垃圾60%,此时,免烧砖的28 d抗压强度、抗冻性能、软化系数和吸水率均达到MU15非烧结垃圾尾矿砖的性能指标要求。实际生产时,需对免烧砖采取覆膜养护措施。

为了探究硫酸盐渍土地区粉煤灰混凝土抗压强度随侵蚀时间的变化规律,在某典型硫酸盐渍土地区埋置不同粉煤灰掺量(0、10%、15%、20%)的混凝土试件进行了硫酸盐侵蚀后的抗压强度试验和微观形貌分析,并基于BP神经网络模型预测了试件的抗压强度。试验结果表明:不同粉煤灰掺量试件的抗压强度均随着侵蚀时间的增加先升高后降低;当粉煤灰掺量为10%时,试件的抗压强度最高。SEM分析表明:540 d时大部分试件出现了微裂缝,840 d时试件均发生了劣化,但尚未破坏;当粉煤灰掺量为10%时,试件的劣化不明显;预测结果表明,侵蚀时间是影响掺粉煤灰混凝土试件抗压强度的最主要因素。

为了探究机制砂混凝土的抗压强度变化规律,进行了不同机制砂替代率(0、30%、50%、70%)、粉煤灰掺量(0、20%、30%、40%)和机制砂石粉含量(0、5.8%、11.6%)混凝土试件的抗压强度试验,并结合试验数据建立了BP神经网络模型预测抗压强度。结果表明:随着机制砂替代率的增加,试件的7 d、28 d抗压强度呈先增大后减小的趋势,且在机制砂替代率为50%时达到最大,机制砂替代率对试件的60 d抗压强度影响较小;掺入粉煤灰使试件的早期抗压强度降低,但30%掺量的粉煤灰有利于提高试件的60 d抗压强度;随着机制砂石粉含量的增加,试件的7 d抗压强度先增大后减小,28 d、60 d抗压强度则逐渐增大;建立的机制砂混凝土28 d抗压强度预测模型的精度较高。

将离子络合型修复材料掺入混凝土中,通过混凝土平板开裂试验、预制裂缝抗压强度试验及SEM测试研究了该修复材料对混凝土裂缝修复性能的影响和作用机理,并将该修复材料在实际工程中进行了应用。结果表明:该修复材料能有效减少混凝土的开裂面积,使混凝土具有良好的裂缝自愈能力。