研究了不同机制砂取代率对混凝土表观密度和高温后混凝土试件颜色变化、质量损失以及抗压强度的影响,建立了机制砂取代率与混凝土的表观密度、不同机制砂取代率下的温度与混凝土的质量损失率、不同机制砂取代率下的温度与混凝土的抗压强度损失的关系。结果表明:随着机制砂取代率的提高,混凝土的表观密度逐渐增大;当温度为200~1000℃时,混凝土试件颜色由灰色变至红色再到白色,且温度越高试件开裂及脱落现象越严重,质量损失也越大,全机制砂混凝土的质量损失低于全河砂混凝土;当温度为200℃时,混凝土的抗压强度损失率逐渐降低;当温度超过200℃时,混凝土的抗压强度损失率先升高后降低,20%机制砂取代率下,其抗压强度损失率最高,全河砂混凝土的抗压强度损失率最低;基于试验数据建立的拟合函数的拟合度较高。

采用料浆容重法进行配合比设计,分别制备了表观密度为600、800、1000、1200 kg/m3的微孔混凝土,并研究了表观密度与孔结构对微孔混凝土性能的影响。结果表明,所制备的微孔混凝土抗压强度在1.68~10.57 MPa之间,导热系数在0.081~0.140 W/(m·K)之间,吸水率在29.76%~48.16%之间,且微孔混凝土的表观密度对上述性能的影响具有明显的规律性。孔结构测试结果表明,孔隙率、孔分布均匀性、平均孔径大小等因素对微孔混凝土性能也有一定的规律性影响。

选用了粉煤灰纤维、超细粉煤灰纤维作为空间架构材料,采用阴离子表面活性剂发泡,以纯熟料水泥凝胶硬化定型,辅以真空抽吸破泡,通过充分干燥及表面防水处理工艺制得了粉煤灰纤维架构弹性保温隔热材料。结果表明:当超细粉煤灰纤维掺量为5%~15%、粉煤灰纤维与纯熟料水泥质量比为0.25、纯熟料水泥掺量为5%~20%时,材料的导热系数普遍在0.04~0.06 W/(m·K)之间,表观密度集中在80~150 kg/m^3,抗压强度普遍低于0.20 MPa,所制得的保温隔热材料具有一定的弹性,永久变形量在0.050~0.090 mm之间。

采用珊瑚砂、空心玻璃微珠两种轻质材料等比例取代石英砂制备了超高性能混凝土(UHPC),并对其表观密度和力学性能进行了研究。试验结果表明:珊瑚砂经过预处理后可以取代石英砂制备UHPC,表观密度降低了10.5%;空心玻璃微珠取代10%的石英砂制备的UHPC表观密度降低了11.5%;将珊瑚砂与空心玻璃微珠复合作为骨料制备出的UHPC表观密度降低了20.2%。

采用锂瓷石尾矿等质量替代0、20%、40%、60%、80%、100%的天然砂制备了蒸压加气混凝土,研究了锂瓷石尾矿的湿磨时间和替代率以及蒸压养护制度对蒸压加气混凝土性能的影响。结果表明:未湿磨时,锂瓷石尾矿替代率为60%试件的抗压强度与表观密度比(σ/ρ)较对照组降低了19.1%,制备出的产品不合格;锂瓷石尾矿的最佳湿磨时间宜控制在20~30 min;锂瓷石尾矿越细,制备出的蒸压加气混凝土的σ/ρ值越大;在锂瓷石尾矿替代率为60%的情况下,与未湿磨相比,湿磨30 min时试件的σ/ρ值从0.13增至0.67;随着恒压时间的增加,σ/ρ值增大,恒压时间宜控制在6~8 h。工业化实际生产表明,当锂瓷石尾矿的湿磨时间为30 min、替代率为60%时,可制备出A3.5强度等级、B06密度等级的合格产品,且产品的放射性、浸出毒性等安全性指标合格。

采用DSM8715菌种作为矿化菌,将再生细骨料浸泡在含有矿化菌的矿化培养液中进行矿化处理。通过XRD对矿化沉淀物进行定性分析,并通过测试再生细骨料的表观密度、压碎指标、吸水率等来探索微生物矿化沉积对再生细骨料的改善效果;利用SEM观察了处理前后再细生骨料表面变化。结果表明,菌种DSM8715矿化反应所产生沉淀为方解石型碳酸钙,经矿化处理后再生细骨料吸水率、压碎指标、表观密度都有明显降低,通过SEM观察发现,经处理后的再生细骨料表面有碳酸钙堵塞孔隙。

主要探究了五种不同预处理方法对轻骨料混凝土物理力学性能和热工性能的影响,并应用SEM观察预处理后过渡区界面的微观结构,研究了产生性能差异的原因。结果表明:预处理方法不同会对陶粒混凝土造成两种不同的破坏形式;与未处理相比,经预湿处理24 h的陶粒配置的混凝土可以提高混凝土抗压强度,表观密度降低了6.3%,且导热系数相对最小;经预处理后的陶粒制备混凝土会增加混凝土强度和质量损失率,并降低混凝土抗冻性能;SEM结果表明,陶粒预湿24 h处理配制的陶粒混凝土,陶粒与水泥石界面区结构致密,黏结较好,能够有效提高混凝土强度。

研究了陶粒掺量、陶砂掺量、水泥用量对陶粒泡沫混凝土强度、表观密度的影响。通过三水平三因素正交设计方法确定了各组分的最佳掺量。研究结果表明,配制陶粒泡沫混凝土时,陶粒掺量、水泥用量都有其最佳值;陶砂的掺入降低了该种混凝土的强度以及比强;从综合成本和材料比强考虑,水泥用量不宜过多。

利用冶炼废弃物镍渣研制储热混凝土。研究表明,利用镍渣高密度的特性可以配置表观密度大、热容值高以及传热性能良好的混凝土储热材料。

通过正交试验研究了砂率、脱硫灰替代率、脱硫石膏替代率和微硅粉替代率四个因素对新型混凝土干表观密度、软化系数、导热系数、绝干抗压强度以及吸水率5个指标的影响。结果表明:各因素对新型混凝土5个试验指标的影响顺序为:脱硫石膏C>脱硫灰B>砂率A>微硅粉D。综合平衡分析各因素对新型混凝土5个试验指标的影响,确定了工业灰渣-陶粒新型混凝土的最优配合比。