在胶凝材料总量、水胶比以及复合矿物掺合料总量不变的前提下,通过调整矿物掺合料(粉煤灰、矿粉)掺配比例,研究了温度匹配养护下大体积混凝土的抗压强度和耐久性能,并与标准养护下的性能测试结果进行了对比分析。结果表明:温度匹配养护显著加速了混凝土的水化进程,使粉煤灰、矿粉的化学活性较早地发挥出来,混凝土内部结构变得更为致密,在一定程度上改善了混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能和抗氯离子渗透性能。

为了将工业副产品锂渣应用到混凝土中,试验分析了锂渣的物相成分和化学成分,先将锂渣单掺取代水泥,再将锂渣分别与矿渣、粉煤灰双掺进行混凝土试验,研究了锂渣对混凝土工作性能、力学性能、耐久性的影响。结果表明锂渣在混凝土中等量取代5%~15%的水泥后,混凝土和易性良好,但其掺量大于20%时,随着锂渣掺量的增大混凝土黏稠度增大。粉煤灰与锂渣双掺工作性好于锂渣与矿粉双掺,锂渣的活性被充分激发,掺合料的叠加效应充分发挥。在耐久性方面,锂渣掺量越高,抗裂性越差;双掺锂渣与粉煤灰的抗碳化性能等级属于Q-Ⅳ,随着养护龄期的增加,抗碳化性能增加;固定粉煤灰掺量为10%,锂渣掺量在5%~10%的混凝土完全满足KS30的等级要求。

采用干湿交替的试验方法对大掺量矿渣硅酸盐水泥砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能进行了研究。对侵蚀过程中砂浆的体积膨胀率、质量变化以及强度变化进行了测试,并对侵蚀后的砂浆试件进行了微观分析。对比不同侵蚀溶液(分别为Na2SO4溶液和MgSO4溶液)中受侵蚀的砂浆试件发现在短时间浸泡、长时间烘干的循环制度下,在镁盐中受侵蚀的砂浆试件具有较低的膨胀率和质量变化率,强度下降也较小。电镜结果显示在镁盐中受侵蚀的砂浆试件形成了大量无胶凝性的物质,而在Na2SO4溶液中受侵蚀的试件表面孔隙中形成了大量膨胀性的针棒状晶体。

通过试验对硫酸盐侵蚀循环作用下钢纤维粉煤灰混凝土的抗压强度、抗拉强度和抗折强度进行了研究,分析了钢纤维体积率、粉煤灰掺量和硫酸盐浓度对混凝土强度的影响规律。结果表明,钢纤维粉煤灰混凝土抗压强度随着硫酸盐浓度的增加呈现出了先增大后减小的变化规律,而抗压强度和抗折强度均呈现出了加速减小的趋势;适量掺加的钢纤维和粉煤灰能够有效提高粉煤灰混凝土的强度和抗硫酸盐腐蚀能力,理想的掺量比例为钢纤维体积率1.0%,粉煤灰掺量30%。

为了探究硫酸盐侵蚀作用下粉煤灰再生混凝土性能的变化,测试了材料配比对混凝土抗压耐蚀系数和质量损失率的影响,得到合理的材料组成,并通过SEM观察再生混凝土中老骨料-新浆体、老浆体-新浆体和老骨料-老浆体三种界面过渡区的微观形貌,解释了粉煤灰对再生混凝土抗硫酸盐侵蚀的改善机理。结果显示,增大水胶比和再生骨料替代率都会削弱混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能,而粉煤灰的掺入能明显提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力。最终确定的水胶比为0.55,再生骨料替代率和粉煤灰掺量分别为50%和30%。老骨料-新浆体界面和老骨料-老浆体界面是粉煤灰再生混凝土中的双重薄弱面,在制备时需重点处理。

为考察大掺量磨细矿粉胶凝体系对抗硫酸盐侵蚀性能的影响,研究了不同品种、掺量及经体积稳定剂改性处理后磨细矿粉对抗硫酸盐侵蚀性能的影响。结果表明,不同厂家的S95级磨细矿粉对抗硫酸盐侵蚀作用的影响相近;磨细矿粉掺至50%及以上其抗蚀系数高于抗硫酸盐水泥,70%掺量的磨细矿粉胶凝体系硫酸盐侵蚀膨胀率较空白组下降81%;经体积稳定剂改性处理后磨细矿粉抗硫酸盐侵蚀性能进一步提高。

对聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCC)在干湿循环和长期浸泡作用下分别进行了抗硫酸钠侵蚀试验研究,分析对比了不同侵蚀环境下PVA-FRCC的质量变化、体积变化和抗压强度变化。结果表明,在纤维掺量小于1%时,侵蚀环境对PVA-FRCC抗硫酸盐侵蚀性能影响明显,表现为干湿循环作用下侵蚀劣化程度更严重;在纤维掺量大于1%时,侵蚀环境对PVA-FRCC抗硫酸盐侵蚀性能影响不明显。