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。

研究了锂渣粉(含水率10%)对超高性能混凝土(UHPC)工作性、强度、收缩性能和孔结构的影响,并采用XRD和SEM分析了掺锂渣粉UHPC的水化产物和微观结构。结果表明:随着锂渣粉掺量的增加,UHPC的流动度降低,28 d抗压、抗折强度均呈先增大后减小的趋势,且当锂渣粉掺量为10%时强度达到最大;锂渣粉掺量越大,UHPC的收缩越小,这主要归因于锂渣粉中的水分在基体中起到了较好的内养护作用;随着锂渣粉掺量的增加,UHPC的孔隙率先减小后增大,其中,掺10%锂渣粉UHPC的孔结构较为致密。

研究了粉煤灰掺量(15%、20%、25%)、硅粉掺量(0、2%、4%、6%、8%)和钢纤维掺量(0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)对混凝土工作性、力学性能和断裂性能的影响。结果表明:粉煤灰掺量越大,混凝土的工作性越好,适宜掺量为20%;随着硅粉掺量的增加,混凝土的力学性能先提升后降低,当硅粉掺量为4%时,混凝土的抗压强度最高;钢纤维的掺入使新拌混凝土的工作性降低,但能有效延缓混凝土的受压破坏进程,提高混凝土的弯曲韧性,当钢纤维掺量为1.5%时,混凝土的断裂荷载达到最大。

研究了再生粗骨料的取代率(0、15%、30%、50%)和预湿时长(0、2 h、24 h)对自密实混凝土工作性、力学性能和耐久性能的影响。结果表明:随着再生粗骨料取代率的增加,自密实混凝土的流动性明显降低,建议再生粗骨料取代率不宜超过30%;随着再生粗骨料取代率的增加,试件的28 d抗压、抗折和劈裂抗拉强度基本均呈先增大后减小的趋势;再生粗骨料的预湿时长对自密实混凝土的抗压、抗折和劈裂抗拉强度的影响不显著;自密实混凝土的弹性模量和抗氯离子渗透性能随着再生粗骨料取代率的增加而降低。

在矿物掺合料总掺量35%~60%和水胶比0.42~0.29的情况下,采用粉煤灰、矿粉复掺,设计了系列大掺量矿物掺合料高性能混凝土(HPC)配合比,试验研究了矿物掺合料掺量、水胶比对HPC坍落度、抗压强度、抗碳化性能、抗氯离子渗透性能、早期收缩性能的影响。结果表明:矿物掺合料可显著改善HPC的性能,且随着水胶比的降低,矿物掺合料对HPC性能的改善效果更显著;所制备的大掺量矿物掺合料HPC具有良好的技术可行性,满足相关核电工程设计要求。

研究了水胶比、胶砂比、矿物掺合料的类型及掺量对超高性能混凝土(UHPC)工作性和力学性能的影响。结果表明:适当增大水胶比和胶砂比、掺入适量矿物掺合料均对UHPC的工作性有积极影响;随着水胶比的增加,UHPC的抗压强度基本呈降低趋势;胶砂比对UHPC抗压强度的影响不明显;掺入适量矿物掺合料(硅灰+超细粉煤灰微珠)可显著提高UHPC的28 d抗压强度。综合考虑工作性和力学性能,UHPC的推荐配合比为:水胶比控制在0.16~0.18,胶砂比控制在1.00~1.15,矿物掺合料(硅灰+超细粉煤灰微珠)总掺量控制在25%~35%,超细粉煤灰微珠掺量控制在15%~25%。