研究了不同规格及掺量的钢棉对超高性能混凝土(UHPC)工作性和力学性能的影响。结果表明:钢棉的掺入降低了UHPC的流动性和抗拉性能,但合适规格及掺量的钢棉可显著提升UHPC的抗压强度和抗折强度。

采用粒径为75~300μm的废玻璃粉取代部分河砂制备了高延性水泥基复合材料(HDCC),研究了废玻璃粉取代率(10%、20%、30%)对HDCC抗压、抗拉和抗弯性能以及流动性的影响。结果表明:废玻璃粉的掺入提高了HDCC的流动度;HDCC的抗压强度随废玻璃粉取代率的增加而增大;当废玻璃粉取代率为10%时,HDCC的拉伸性能略有改善,取代率继续增大时,抗拉性能劣化;随废玻璃粉取代率的增加,HDCC的弯曲韧性降低,裂缝数量减少,裂缝宽度增大。此外,拉伸过程中废玻璃粉对PVA纤维有刮伤,削弱了PVA纤维的拉伸性能,导致HDCC的抗拉强度和抗弯强度降低。

采用固定砂石体积法和改进的全计算法,设计了C40机制砂自密实轻骨料混凝土的配合比,并通过正交试验分析了机制砂自密实轻骨料混凝土的抗压强度和工作性。结果表明:当水胶比为0.37、体积砂率为51%、Ⅰ级粉煤灰替代率为20%、硅灰替代率为4%、聚羧酸高性能减水剂掺量为1%时,能够满足C40机制砂自密实轻骨料混凝土的相关性能要求。

基于回弹率、强度和耐久性的要求,进行了胶凝材料用量、水胶比及砂率对喷射混凝土性能影响的试验研究。结果表明:水胶比影响着喷射混凝土的内聚力和黏附力,是影响回弹率的最主要因素;受工作性和施工工艺的影响,胶凝材料用量是影响喷射混凝土1 d和28 d抗压强度的主要因素;当胶凝材料用量为540 kg/m3、水胶比为0.38、砂率为50%、硅灰掺量为15%时,可制备出回弹率为8.2%,28 d抗压强度为71.2 MPa,电通量为133 C,抗冻等级大于F300,28 d碳化深度为2 mm的高性能喷射混凝土。

分析了黏土基铸造废旧砂的特性,研究了黏土基铸造废旧砂对砂浆性能的影响。结果表明:黏土基铸造废旧砂中含有微量重金属,但在相关环境标准许可范围内;与河砂相比,黏土基铸造废旧砂的颗粒形貌不规则、细颗粒较多;黏土基铸造废旧砂的表观密度与河砂接近,但堆积密度显著低于河砂,吸水率、亚甲蓝值和氯离子含量显著大于河砂;该黏土基铸造废旧砂的细度模数为1.76,属于Ⅲ区砂;当黏土基铸造废旧砂的替代率小于20%时,对砂浆的流动度和减水剂用量影响不大;当黏土基铸造废旧砂的替代率为40%时,砂浆的强度达到最高。

采用三级配河砂设计优化了高强灌浆材料的配合比,研究了水胶比、胶砂比和不同材料组成对灌浆材料工作性和力学性能的影响,分析了钙矾石型复合膨胀剂和塑性膨胀剂对灌浆材料收缩性能的影响。结果表明:当水胶比为0.20、胶砂比为1.0、硅灰掺量为10%、降黏剂掺量为10%、减水剂掺量为1.0%、钙矾石型复合膨胀剂掺量为10%、塑性膨胀剂掺量为0.01%、钢纤维体积掺量为1.5%时,可制备出性能优异的高强灌浆材料,有效缓解灌浆材料的收缩问题。

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。

为抑止混凝土收缩,配制出满足工作性、力学性能、耐久性要求,又经济合理的预制管片用混凝土,依据SL/T 352—2020《水工混凝土试验规程》,通过降低混凝土浆体总量等方法,试验研究了不同水胶比和粉煤灰掺量对管片用混凝土强度的影响。在配合比优选基础上,提出了管片生产浇筑和养护过程中的工艺控制措施,可为管片的生产提供参考。

研究了纳米C-S-H对全再生粗骨料混凝土工作性、力学性能和耐久性能的影响。结果表明:掺入纳米C-S-H后,再生混凝土的初始坍落度和1 h经时保坍能力降低,凝结时间缩短;掺入适量(3.0%)纳米C-S-H可有效提高再生混凝土的抗压、抗折和劈裂抗拉强度,提高再生混凝土的抗碳化性能、抗氯离子渗透性能和抗冻性能。

选用粉煤灰、矿粉、钢渣微粉、脱硫石膏配制了混凝土用低收缩复合掺合料,通过正交试验研究了复合掺合料对混凝土性能的影响,确定了各组分的最佳含量。结果表明:与纯水泥体系相比,掺入复合掺合料后,水泥浆体的标准稠度用水量呈波动变化趋势,凝结时间整体呈先降后升的趋势,胶砂强度整体也呈先降后升的趋势,干缩率有所降低。实际应用时,可根据工程要求选择合适的复合掺合料配比。