研究了矿渣、粉煤灰以及热等离子技术处理城市垃圾后的熔融残渣(MWTPT)替代10%的水泥对泡沫混凝土性能的影响,并通过XRD、水化热和SEM方法分析了MWTPT的作用机理。结果表明:MWTPT可以作为矿物掺合料替代水泥制备泡沫混凝土;掺MWTPT泡沫混凝土的抗压强度在后期优于掺粉煤灰的泡沫混凝土,抗折强度在早期优于掺矿渣泡沫混凝土和掺粉煤灰泡沫混凝土;与掺粉煤灰泡沫混凝土相比,掺MWTPT泡沫混凝土的7 d、15 d抗折强度分别提高了19.1%、31.8%。

讨论了高掺量磷石膏矿渣胶凝材料体系的化学反应原理和微观结构形成机理,介绍了以该胶凝材料体系为基础制备生态低碳水泥混凝土及相关制品的关键技术。分析了高掺量磷石膏基轻骨料的研制及其在道路基层中应用的最新进展。并基于高掺量磷石膏基水泥混凝土及其制品存在的问题,对其发展前景进行了展望。

研究了钢渣-矿渣-粉煤灰复合微粉混凝土的抗冻性能,分析了冻融循环前后复合微粉混凝土的抗压强度和动弹性模量变化规律。结果表明:当m钢渣∶m矿渣∶m粉煤灰=2∶1∶1时,复合微粉的最优掺量为50%;当m钢渣∶m矿渣∶m粉煤灰=1∶2∶1时,复合微粉的最优掺量为10%;当m钢渣∶m矿渣∶m粉煤灰=1∶1∶2时,复合微粉的最优掺量为40%;当m钢渣∶m矿渣∶m粉煤灰=1∶3∶1时,复合微粉的最优掺量为30%。

采用正交试验分析,研究了粉煤灰掺量、矿渣掺量、水灰比对泡沫混凝土性能的影响关系。试验结果表明,在双掺粉煤灰矿渣泡沫混凝土中,矿渣掺量对泡沫混凝土抗压强度有显著地影响,随着矿渣掺量的增加,泡沫混凝土的抗压强度不断增加,并且导热系数也随之增加。当矿渣掺量为10%时,双掺粉煤灰矿渣泡沫混凝土具有最低的导热系数。

为解决盐渍土路基铺设存在的溶陷、变形等问题,采用矿渣碱激发胶凝材料固化的方法对盐渍土的综合性能进行优化。通过击实试验和无侧限抗压强度试验研究了矿渣碱激发胶凝材料对盐渍土抗压强度的影响,并利用XRD和SEM分析了试样的物相组成和微观形貌。结果表明,矿渣碱激发胶凝材料固化盐渍土效果显著,掺入适量矿渣碱激发胶凝材料盐渍土的抗压强度和水稳定性显著改善,反应产物中C-S-H凝胶相含量明显增多,形成了结构稳定的胶凝-网状混合结构。水化反应生成了新的水化产物片状晶体和针棒状晶体,形成了C-S-H凝胶相和钙矾石的结构。

以小于4.75mm的矿渣颗粒为集料,以P·O 42.5R水泥为胶凝材料,辅以高效减水剂,用静压压制的成型工艺制备了水泥基声屏障,分析讨论了材料的抗压强度以及水灰比、成型工艺、材料厚度对其吸声性能的影响。结果表明,抗压强度随水灰比的增大而先增大后减小,随成型压力的增大而增大;吸声系数随着水灰比的增大而先增大后减小,随着成型压力的增大而降低;其降噪系数随着材料厚度增加而先增大后减小。当抗压强度达到13.6MPa、材料厚度8cm时,材料的降噪系数为0.65,500Hz、630Hz、800Hz、1000Hz四个频率的平均吸声系数为0.768,可以作为铁路声屏障材料。

为更广泛了解碱矿渣水泥耐高温性能,选用水玻璃和氢氧化钠分别激发昆钢矿渣,探究两种激发剂作用下碱矿渣水泥高温劣化程度,以及在不同碱含量、不同水胶比和不同水玻璃模数时强度随温度的变化规律。实验结果表明,两种碱激发昆钢矿渣水泥随着温度升高强度均较大幅度降低,耐高温性能不佳。在两种激发剂分别作用下,不同碱含量时常温强度越高的碱矿渣水泥高温强度降幅均越大,不同水胶比时碱矿渣水泥高温强度降低幅度均与温度区段相关。在水玻璃为激发剂作用下,水玻璃模数越大,碱矿渣水泥高温强度降幅越小。在相同碱含量和水胶比下,水玻璃激发昆钢矿渣水泥耐高温性能明显好于氢氧化钠激发。

研究了海水环境下铝酸盐水泥与单掺硅灰、矿渣组成的复合水泥浆体的抗压强度和水化产物变化规律。结果表明,海水对铝酸盐水泥具有侵蚀作用;掺入矿物掺合料能够促进铝酸盐水泥的水化,改善水泥浆体孔隙结构,生成水化钙铝黄长石等水化产物,有利于浆体结构密实和强度发展,进而提高铝酸盐水泥强度及抗蚀性能,且随着矿物掺合料掺量的增多,抗蚀性能逐渐提升。与矿渣相比,硅灰对提高铝酸盐水泥抗蚀性能具有更好的效果,海水环境下掺入10%硅灰,28 d抗压强度最高,超过淡水环境下空白组。

利用磨细钢渣粉替代矿渣,并掺以粉煤灰和硅灰,通过各成份之间合理的颗粒匹配达到固体的最密实状态,以获得高强的水泥基胶凝材料。依据粒度仪测出不同比例混合后混合材的颗粒群分布,通过MATLAB绘制出了满足Dinger-Funk方程紧密堆积状态下的颗粒群分布曲线,利用数值方法分析了混合料的颗粒群分布与DingerFunk方程颗粒群分布的拟合度,并测定了浆体的强度。试验结果表明,混合掺合料的实际颗粒群分布与紧密堆积状态颗粒群分布拟合度较高时,相应浆体的强度较高,可为配制高强的水泥基材料提供参考。

研究了大掺量矿物掺合料与铝酸盐水泥复合浆体的抗压强度、电阻率、化学收缩和XRD的变化规律。结果表明,在淡水和海水环境下,一定量(40%以内)矿渣的掺入有利于促进铝酸盐水泥强度的发展,有效抑制了铝酸盐水泥后期强度倒缩;矿物掺合料可提高铝酸盐水泥抗海水侵蚀性能;铝酸盐水泥浆体的电阻率与化学收缩之间存在良好的相关性,水泥浆体的电阻率和化学收缩随着矿物掺合料掺量的增大而减小;在水化早期,矿渣和粉煤灰均未参与铝酸盐水泥的水化过程;矿渣在后期生成稳定的水化产物C_2ASH_8,其抑制晶相转变的效果较粉煤灰更为显著。