从流动性、黏结强度、凝结时间、纤维增强等方面概括了目前3D打印混凝土的研究进展,分析了外加剂、骨料级配和特殊材料应用于改善3D打印混凝土流动性的现状;总结了3D打印混凝土层间黏结强度的不足及改善措施;从外加剂和水泥的选择上探讨了3D打印混凝土凝结时间的控制方案,分析了纤维用于3D打印混凝土中的优势以及特殊性;结合现状对3D打印混凝土未来研究方向进行了展望。

研究了着色剂、外加剂掺量、配合比参数等对混凝土力学性能、水化产物形成、收缩变形性能、耐磨损能力的影响规律,再通过对既有混凝土界面进行不同的预处理方式,研究了界面粗糙度、干燥状态等对新旧混凝土界面黏结性能的影响。结果表明:高掺量铁黑降低混凝土力学性能,碳黑与铁黑复配有助于提升力学性能;着色剂粒子的加入有助于氢氧化钙的结晶形成,但对于钙矾石影响较小;混凝土的耐磨损性能与水胶比、含气量等试验参数相关,降低浆体含气量、选取合适的水胶比来获得较高的基体强度,可提升混凝土的耐磨损性能。采用胶材水化温升抑制和收缩补偿复合技术,可实现混凝土分阶段全过程收缩变形调控。较高的界面混凝土强度等级、较大的表面粗糙度以及表面预湿处理,有助于提高新旧混凝土界面黏结性能。

采用拉伸黏结强度测试方法对砂浆和加气混凝土墙面的黏结性能进行了研究,重点探讨了普通抹灰砂浆和薄抹灰砂浆用基本原材料对砂浆不同龄期黏结强度的影响。结果表明,随着养护时间的延长,砂浆的黏结强度提高;在加气混凝土抹灰之前涂刷一层界面剂,能够有效地减少空鼓和开裂,提高砂浆的黏结强度;薄抹灰砂浆较普通抹灰砂浆具有更好的黏结性能和抗流挂性能,能够减少砂浆的空鼓和开裂现象。

薄层砂浆砌筑墙体灰缝厚度低至3-5mm，能有效降低灰缝带来的能量损失，与蒸压加气混凝土自保温砌块配套使用能真正实现墙体自保温功能，而且还可以节省原料使用。文章借助正交实验方法研究了不同因素对砂浆收缩率、压折比及黏结强度的影响，为自保温墙体用薄层砂浆配方研究提供理论依据。结果表明：胶砂比对砂浆各性能影响程度均较高，且随龄期增长，影响更明显，而外加剂的加入对砂浆压折比和黏结强度均有积极意义。

在外墙外保温工程中,真空绝热板的应用主要借鉴膨胀聚苯板等薄抹灰系统的技术和材料,可能存在黏结性不良的问题。本文对用于膨胀聚苯板薄抹灰系统的胶黏剂与真空绝热板的黏结性能进行试验研究及机理分析,明确了胶黏剂中水泥和可再分散乳胶粉掺量以及真空绝热板热熔热压工艺的影响作用。同时,提出了胶黏剂用于真空绝热板的改性策略并进行了正交试验分析。结果表明,添加EVA乳液等方法有助于提高胶黏剂与真空绝热板的拉伸黏结强度。

高性能修补砂浆能够较好地弥补由环境侵蚀引起的混凝土结构表面破坏、保护层脱落及钢筋外露等缺陷。为研制高性能修补砂浆,首先加入甲酸钙和乙酸钙两种早强剂来提高普通硅酸盐水泥砂浆的早期抗折强度和抗压强度,并探究了聚合物掺量对其黏结强度的影响。结果表明,两种早强剂的最佳掺量分别为1%和0.5%,聚合物的最佳掺量为10%。

为了考察硫酸盐环境下CFRP-混凝土界面黏结性能的退化规律,开展了162块CFRP-混凝土试件的单剪试验,研究了混凝土黏结面粗糙程度、混凝土强度等级、腐蚀龄期对CFRP-混凝土界面极限荷载、最大滑移量、黏结强度、断裂能的影响,并基于SEM扫描电镜技术分析了界面破坏机理。结果表明,混凝土强度从C30提升至C50,极限荷载上升幅度在1%~7%不等,总体上混凝土强度等级对提高界面黏结性能的影响不明显;硫酸盐环境下,环氧树脂胶体能较好的保护CFRP黏结区域;随着腐蚀龄期的增长,CFRP-混凝土界面的黏结性呈先增高后降低的趋势,增强点出现在第7天,30 d后界面极限荷载呈高速下降趋势;界面能在7 d时达到最大,随后逐渐降低;硫酸钠晶体的膨胀劣化是影响CFRP-混凝土界面黏结性能的主要因素。

为了研究BFRP筋与玄武岩纤维再生混凝土黏结性能,采用正交试验设计方法分析了再生混凝土强度等级、玄武岩纤维短切纱的体积掺合率以及长度对其影响。设计了27组试件,通过中心拉拔试验,得到相应的平均黏结强度值以及自由端滑移量。结果表明,纤维的掺量是影响BFRP筋与纤维再生混凝土拉拔试验自由端滑移的重要因素;同一掺量下,纤维长度为18mm的试件对应的极限黏结强度大于纤维长度为6mm、12mm的试件;玄武岩纤维短切纱体积掺量为0.2%时,对应的黏结性能最好;BFRP筋与纤维再生混凝土的黏结强度随纤维再生混凝土强度等级的提高而增大。

为改善混凝土脆性、易开裂缺点,提高纤维与混凝土的黏结强度,同时提高混凝土强度,综合考虑三者的基础上,采取在混凝土中掺入钢纤维,并使用磁化水代替普通水,制备磁化水钢纤维混凝土,进行三种水流速度和四种钢纤维体积率条件下的抗折强度试验。试验结果表明,对于普通水和磁化水钢纤维混凝土,抗折强度均随钢纤维掺量的增加而增大;磁化水能有效提高钢纤维混凝土的抗折强度;当钢纤维体积率为1.8%,水流速度为2.1m/s时抗折强度提高幅度较大,增长率为27.38%。

通过斜剪切与劈裂抗拉试验方法研究了超高性能混凝土(UHPC)与普通混凝土(NC)的黏结性能,分析了UHPC关键组分、不同界面处理方法、普通混凝土强度等级及不同种类界面剂等因素对UHPC-NC黏结强度的影响。研究结果表明,相较于未处理表面,钢丝刷毛、表面切槽和表面凿毛三种界面处理方法分别对C30(C50)基体混凝土与UHPC间的剪切黏结强度提升了32.9%(42.3%)、45.4%(6.5%)、12.8%(15.3%);使用净浆、膨胀剂净浆涂刷黏结界面相较于未处理表面分别对C30 (C50)基体混凝土间的剪切黏结强度提高了10.8%(32.3%)和6.8%(14%),抗拉黏结强度提升规律基本一致,而使用环氧树脂和丁苯净浆作为界面剂会降低UHPC-NC的黏结性能;相比较素UHPC,掺入钢纤维和膨胀剂分别对C30(C50)基体与UHPC间的剪切黏结强度提升了16.4%(32%)和6.8%(11.1%),而掺入PVA纤维几乎无影响。