为提升船闸大体积混凝土的抗裂性能,探究抗裂剂对混凝土综合性能的影响,研究了复掺矿物掺合料和抗裂剂条件下砂浆的水化放热、混凝土的工作性、力学性能及收缩变形,结合微观试验分析了抗裂剂对混凝土水化的影响,并进行了工程现场试验室应用。结果表明:抗裂剂能够推迟砂浆的水化放热速率峰值,降低砂浆的早期放热量和混凝土的早期强度,但对混凝土后期强度影响不大;抗裂剂能够有效补偿混凝土的收缩,在粉煤灰和矿粉双掺体系中掺入抗裂剂后,混凝土的28 d干燥收缩降低了38%;抗裂剂有效降低了水泥净浆28 d的孔隙率;该抗裂剂在工程现场试验室中应用效果良好。

研究了不同养护方式(标准养护、80℃蒸汽养护)下,高钛矿渣砂和高钛矿渣粉分别全部取代河砂和粉煤灰对UHPC浆体工作性、力学性能、自收缩性能和抗冻性能的影响,并进行了微观分析。结果表明:与对照组UHPC浆体相比,高钛矿渣UHPC浆体的工作性、力学性能、自收缩性能和抗冻性能基本均有所提高;与标准养护相比,蒸汽养护可以有效促进胶凝材料水化,提升高钛矿渣UHPC浆体的力学性能;在高钛矿渣砂全部取代河砂的基础上,进一步用高钛矿渣粉全部取代粉煤灰后,UHPC浆体的各项性能总体上略有下降。

研究了聚丙烯酰胺(PAM)掺量对钢渣混凝土工作性、力学性能和抗碳化性能的影响,并进行了XRD分析。结果表明:掺入适量钢渣微粉会使混凝土的流动度下降,凝结时间延长,28 d的抗压、抗折强度下降,抗碳化性能提高;随着PAM掺量的增加,钢渣混凝土的流动度先增大后减小,凝结时间延长,28 d抗折强度先增大后减小,28 d抗压强度减小,碳化深度先减小后增大。

为了提高铝土尾矿泥(以下简称尾泥)的资源化利用率,根据含水量对广西某岩溶洼地型排泥库的尾泥状态进行了分类,研究了不同状态尾泥对W4密度等级泡沫混凝土工作性、力学性能、体积吸水率和孔结构的影响,并进行了微观分析。结果表明:尾泥状态大致分为可塑态、软塑态、流塑态和高流塑态;采用软塑态尾泥制备的泡沫混凝土性能不满足相关标准要求;采用流塑态和高流塑态尾泥制备的泡沫混凝土性能基本一致,且满足相关标准要求。

研究了Ⅱ级粉煤灰-S75级矿粉复合掺合料的掺量(20%、25%、30%、35%)对核工程混凝土工作性、力学性能和耐久性能的影响,并与单掺和复掺Ⅰ级粉煤灰与S95级矿粉的混凝土进行了对比。结果表明:经超细粉磨后,Ⅱ级粉煤灰和S75级矿粉的颗粒形貌得到改善,趋于圆润光滑;相同掺量下,与单掺和复掺Ⅰ级粉煤灰与S95级矿粉的试验组相比,掺复合掺合料混凝土的工作性更好,力学、抗冻、抗氯离子渗透和抗硫酸盐侵蚀性能更优;随着复合掺合料掺量的增加,混凝土的坍落度、抗压强度、相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数均先增大后减小,质量损失率和氯离子扩散系数均先减小后增大,其最佳掺量为30%。

研究了水胶比、粉煤灰和硅灰掺量、钢纤维对新拌超高性能混凝土(UHPC)工作性的影响,并对UHPC流变性进行了研究。结果表明:UHPC的流动性与流变性呈反比;增大水胶比和粉煤灰掺量,UHPC的流动性增大、黏度系数减小,而硅灰掺量对UHPC流动性的影响较小;掺入钢纤维会降低UHPC的流动性,而较短、较细的钢纤维对UHPC流动性的影响较大;UHPC的工作性随着成型后静置时间的延长而不断降低,每静置约1 h,其黏度系数增大约12.0~17.3 Pa·s。

研究了石灰石粉的掺量(0、12%、18%、24%、28%、32%)对混凝土工作性、力学性能和抗碳化性能的影响。结果表明:石灰石粉的掺入对混凝土的7 d抗压强度不利,但复掺适量粉煤灰和石灰石粉可提高混凝土的14 d、28 d和130 d抗压强度;混凝土的碳化深度随着碳化时间的增加而增大,复掺适量的粉煤灰和石灰石粉,同时适当延长养护龄期,可保证混凝土的抗碳化性能基本不变,甚至提高,建议石灰石粉的掺量不超过18%。

基于坍落度、坍落扩展度、抗压强度和抗压弹性模量试验,研究了体积掺量分别为0.05%、0.1%、0.15%、0.2%的PVA纤维和质量掺量分别为1%、2%、3%、4%的纳米CaCO3颗粒对掺粉煤灰混凝土工作性和力学性能的影响。结果表明,在一定的掺量范围内,随着纳米CaCO3掺量的增加,混凝土的抗压强度和抗压弹性模量先增大后减小,当纳米CaCO3掺量为3%时,抗压强度和抗压弹性模量达到最大值;随着PVA纤维体积掺量的增加,混凝土抗压强度先增大后减小,而抗压弹性模量整体上呈逐渐减小的趋势,当纤维体积掺量为0.15%和0.05%时,抗压强度和抗压弹性模量分别达到最大值;新拌混凝土的工作性随着纳米CaCO3和PVA纤维掺量的增加而逐渐降低。

研究了钢渣和粉煤灰对C30重晶石防辐射混凝土工作性、力学性能、收缩性能、抗冻性能、抗碳化性能以及抗渗性能的影响。结果表明:重混凝土的坍落度随粉煤灰掺量的增加而增加,随钢渣掺量的增加而降低;重混凝土的28 d抗压强度随粉煤灰掺量的增加而先增加后降低,粉煤灰掺量为30%时,28 d抗压强度最大;重混凝土的收缩随钢渣和粉煤灰掺量的增加而降低,粉煤灰掺量为40%、钢渣掺量为30%时重混凝土的60 d收缩最小,为191με;钢渣掺量为30%、粉煤灰掺量为40%时重混凝土冻融循环后的相对动弹性模量降低最小,抗冻性能最好;重混凝土的28 d碳化深度随粉煤灰掺量的增加而线性增加;重混凝土的渗水高度随钢渣和粉煤灰掺量的增加而降低,粉煤灰掺量为40%、钢渣掺量为30%的重混凝土渗水高度最小,为基准组的9.3%,抗渗性能大幅提高。

为制备具有高流动性、均匀性和稳定性的装配式预应力混凝土箱梁用自密实混凝土(SCC),在同一水胶比条件下,研究了m水泥∶m矿物掺合料、m水泥∶m粉煤灰、砂率和粗骨料级配对SCC工作性和抗压强度的影响。结果表明:SCC的工作性随着m水泥∶m矿物掺合料的增大变化不大;SCC的抗压强度随着砂率的增长呈先提高后降低的趋势;粗骨料级配对SCC工作性、抗压强度的影响较大,当粒径为5~10 mm和10~20 mm的粗骨料质量比为4∶6时,SCC的综合性能最佳。优选出的最佳SCC配合比已成功应用于雄安新区装配式预应力混凝土箱梁的生产。