为了探究硅灰掺量对酸性环境下混凝土耐久性的影响,以一定浓度的硫酸溶液作为腐蚀介质,研究了硅灰掺量分别为0、5%、10%和15%的混凝土试样随腐蚀时间的变化规律。结果表明:随着腐蚀时间的延长,试样均经历从“返霜”到严重破坏的过程,但硅灰的掺入能较好地保持腐蚀过程中试样的完整性;硅灰的掺入可有效减小腐蚀过程中抗压强度的损失,但其掺量的改变对试样抗压强度损失的影响并不显著;随着腐蚀时间的增加,试样质量均呈先增加后减小的变化趋势,但硅灰的掺入提升了附着物的附着速率;硅灰能有效抑制混凝土强度退化深度的增加,硅灰掺量为10%时抑制效果最明显。

利用含红砖的再生细骨料100%替代天然砂,制备生态干混砂浆,研究了用水量、再生粉料掺量和外加剂掺量对干混砂浆力学性能的影响。结果表明:当再生粉料和外加剂掺量不变时,砂浆强度随着用水量的增大而降低,但56 d强度增长率反而增大;当再生粉料掺量和用水量不变时,外加剂掺量的增加对砂浆各龄期的强度均有负面影响;当外加剂掺量和用水量不变时,再生粉料掺量为20%时,对应的砂浆强度最大,低于或高于此掺量均会使砂浆强度降低;含红砖再生细骨料干混砂浆的后期强度(56 d)仍有较大提升空间。

为了制备具有高流动性的高强灌浆料,进行了四因素三水平的正交试验L9(34),研究了硅粉掺量、纳米二氧化硅(NS)掺量、砂胶比、水胶比对硅粉-NS灌浆料的流动度、抗折强度、抗压强度的影响。结合极差分析法,分析了各材料掺量变化对灌浆料流动度、抗折强度、抗压强度的影响程度。结果表明:与NS相比,硅粉对灌浆料早期强度的影响较大;通过优化砂胶比和水胶比,可以配制出流动度好、强度高的硅粉-NS灌浆料。

利用铁尾矿粉合成骨料取代天然骨料制备了新型透水混凝土,通过正交试验研究了合成骨料取代率对透水混凝土抗压强度和透水性能的影响。结果表明:随着合成骨料取代率的增加,混合骨料的表观密度增大、堆积密度降低、吸水率提高、空隙率增大;当水胶比为0.28~0.32时,透水混凝土的28 d抗压强度为20.0~33.6 MPa,透水系数为1.8~6.0 mm/s,符合路面面层和基层铺装的要求。

基于计算机图像处理技术,从掺锂渣再生混凝土的CT图像中提取出孔隙结构,利用IPP和FractalFox软件对不同再生粗骨料取代率和不同锂渣掺量立方体试件的孔隙率、分形维数、形状因子进行了计算与统计,并对孔隙特征与立方体抗压强度进行了关联性研究。结果表明:掺锂渣再生混凝土的孔隙率与立方体抗压强度满足三次方程关系;一定范围内,孔隙形状因子与抗压强度之间的关联性良好。

为降低超高性能混凝土(UHPC)黏度、提高工作性,采用硅烷(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷)对辅助胶凝材料(硅灰、粉煤灰)进行改性制备了自分散颗粒,并研究了其对UHPC工作性、抗压强度及微观结构的影响。结果表明:自分散颗粒降低了UHPC的黏度,提高了工作性;不同自分散颗粒对UHPC工作性的影响有较大差别,其中,粉煤灰和十二烷基三甲氧基硅烷制备的自分散颗粒效果最好;自分散颗粒抑制胶凝材料的早期水化,降低UHPC早期抗压强度;不同自分散颗粒对UHPC的28 d抗压强度影响也各不相同,采用粉煤灰和十二烷基三甲氧基硅烷制备的自分散颗粒提高了UHPC的28 d抗压强度,其他自分散颗粒降低了28 d抗压强度。

以煤矸石为原料,利用机械球磨法粉碎煤矸石,并将其与不同的化学激发剂混合,制得了活性不一的煤矸石粉。通过正交试验,研究了煤矸石粉掺量、化学激发剂种类和掺量对煤矸石胶砂抗压强度的影响,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了煤矸石粉的矿物组成和微观形貌。结果表明:机械球磨破坏了煤矸石的层状结构,提高了其表面活性;以10%掺量的煤矸石粉等质量替代水泥,并掺入2%的Ca(OH)2激发剂,可加快煤矸石粉的二次水化,对应胶砂试件的抗压强度达到最大。

研究了水泥浆、偏高岭土地聚物、掺粉煤灰偏高岭土地聚物、水泥浆-偏高岭土地聚物增强处理再生骨料对混凝土抗压强度的影响。结果表明:四种增强材料处理的再生骨料对混凝土抗压强度的影响顺序大小为水泥浆-偏高岭土地聚物>偏高岭土地聚物>水泥浆>掺粉煤灰偏高岭土地聚物。

以磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、生石灰为主要原料制备了磷石膏基复合材料,研究了磷石膏基复合材料性能的影响因素,并通过多变量数值分析得到了最优配合比。结果表明:当磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、生石灰的质量比为1∶0.4∶0.06∶0.03时,制备的磷石膏基复合材料的抗压、抗折强度均较高;掺入6‰防水剂对磷石膏基复合材料的抗压强度提升较大,复掺3‰减水剂+3‰防水剂对抗折强度提升较大;当水胶比为0.38~0.40时,磷石膏基复合材料的强度较高;21℃蒸汽养护14 d可使磷石膏基复合材料的强度达到最佳,但蒸汽养护会导致磷石膏基复合材料的吸水率增大、软化系数降低;通过数值分析建立的多变量磷石膏基复合材料的强度计算公式,可以得出单一变量下磷石膏基复合材料的强度值和多变量下磷石膏基复合材料的强度值与对应原材料掺量之间的关系。

提出了一种新型纤维混凝土拌和工序和评价纤维分散性的简易方法,并研究了不同掺量PVA纤维对混凝土力学性能和弯曲韧性的影响。结果表明:新型拌合工序可以有效降低对纤维的损伤,有助于纤维在混凝土中均匀分散;当纤维掺量为4.5 kg/m3和7.5 kg/m3时,纤维分散性较好,而当纤维掺量为10.5 kg/m3时,纤维分散性欠佳;随着PVA纤维掺量的增加,混凝土的抗压、抗拉强度先增后减,弯拉强度和韧性耗能能力逐渐增强。