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%。

通过聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)轴向拉伸试验,研究了水胶比、PVA纤维掺量、砂的种类和级配对PVA-ECC拉伸性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)分析了砂种类和级配的影响机理。结果表明:当水胶比在0.28~0.34范围内时,PVA-ECC的极限拉应变随水胶比的增大而降低,当水胶比由0.28增至0.32时,PVA-ECC的极限拉应变仍大于3.0%,而当水胶比达到0.34时,PVA-ECC的极限拉应变小于3.0%;随着PVA纤维掺量的增加,PVA-ECC的极限抗拉强度增大,但极限拉应变呈先减小后增大的趋势;砂的种类和级配对PVA-ECC的拉伸性能有影响,选择粒径为0.075~0.150 mm的石英砂作为PVA-ECC的细骨料对PVA-ECC的拉伸性能最有利。

以Fick第二定律为基础,综合考虑时变、氯离子结合作用、环境温度、混凝土劣化、相对湿度对氯离子扩散系数的影响,结合初始边界条件,建立了一维、二维、三维修正的氯离子扩散理论模型。通过模拟氯离子在混凝土中的多维扩散,对比分析了不同服役年限、水胶比、掺合料掺量等对氯离子扩散的影响,并通过工程实例和试验论证了模型的准确性。

主要研究了水胶比、页岩陶粒密度等级、含水率三因素对页岩陶粒混凝土的抗压强度和导热系数的影响。结果表明:在一定范围内,水胶比与页岩陶粒混凝土的抗压强度、导热系数分别呈负相关和正相关;页岩陶粒的密度等级与抗压强度、导热系数分别呈正相关和负相关,含水率与抗压强度和导热系数均呈负相关。与普通C30混凝土相比,所制备的LC30页岩陶粒混凝土的干密度降低了25.5%,导热系数降低了50%。

基于正交试验研究了粗骨料占比、浆膜厚度、水胶比及硅灰替代率四种因素对透水混凝土抗压强度及透水系数的影响。结果表明:浆膜厚度对透水混凝土抗压强度及透水系数的影响最大;随着粗骨料占比的增加,透水混凝土的抗压强度降低,透水系数先增后减;随着浆膜厚度的增加,透水混凝土的抗压强度增加,透水系数降低;随着水胶比的增加,透水混凝土的抗压强度先增后减,透水系数波动变化;随着硅灰替代率的增加,透水混凝土的抗压强度总体呈增大趋势,透水系数降低;通过优选得到抗压强度最优组的透水混凝土抗压强度为35.1 MPa、透水系数为1.8 mm/s,可应用于轻型荷载道路;透水系数最优组的透水混凝土抗压强度为26.7 MPa、透水系数为3.6 mm/s,可应用于人行道、非机动车道等。

对新版JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》中的一些重要的修订内容进行了阐述,并提出了在配合比设计过程中应考虑和控制的要点。对于单位体积混凝土中胶凝材料用量最大限量、矿物掺合料的掺入比例以及大体积混凝土的防裂问题提出了自己的观点。

在满足客运专线活性粉末混凝土(RPC)材料人行道挡板、盖板技术要求前提下,并在保证构件生产工艺的情况下,试验研究了水胶比、硅灰、石英粉以及钢纤维掺量对RPC混凝土工作性能及抗压强度的影响,配制出了抗压强度为154MPa,抗折强度为21.5MPa,且各项指标均能满足《客运专线活性粉末混凝土(RPC)材料人行道挡板、盖板暂行技术条件》所规定的RPC混凝土。

通过试验分析了水胶比、玻璃粉、养护条件对超高性能水泥基材料抗压强度的影响,并采用扫描电镜(SEM)来探究玻璃粉对硬化浆体微观形貌及水化产物影响的微观机理。试验结果表明,超高性能水泥基材料的强度随水胶比的减小而增大;玻璃粉掺入超高性能水泥基材料中,不仅具有填充作用,还能发生火山灰反应,进而改善超高性能水泥基材料的微结构,提高其性能;高温蒸养可显著提高超高性能水泥基材料的强度。

研究了水胶比、再生粗骨料取代率及超细掺合料(粉煤灰、矿粉)掺量对再生混凝土性能的影响。试验结果表明,水胶比W/C为0.35、再生粗骨料取代率在50%时,再生混凝土性能较好;而粉煤灰和矿粉双掺可以充分发挥"微骨料效应"和后期"火山灰效应",细化孔隙结构,提高密实度,改善再生混凝土界面过渡区的微观结构。

采用紧密填充技术优化出了活性粉末混凝土五级配复合材料体系中各组分的搭配比例,探讨了水胶比及钢纤维掺量等对活性粉末混凝土抗压强度的影响,并通过SEM分析了活性粉末混凝土产物的微观结构。结果表明,选用优化后的复合材料体系,在常温养护条件下可制备工作性能良好、产物结构致密、28d抗压强度高达179.6MPa的活性粉末混凝土。活性粉末混凝土的抗压强度随水胶比的降低而增加,当水胶比降低至0.15时,仍可获得工作性能良好的超高强活性粉末混凝土;在同一水胶比下,增加钢纤维掺量能显著提高活性粉末混凝土的抗压强度,但为了保证混凝土的工作性能,钢纤维的体积掺量不宜超过2%。