制备了铁尾矿-煤矸石二元复合掺合料和铁尾矿-粉煤灰-煤矸石三元复合掺合料,研究了复合掺合料的配比和替代率、活化剂的种类(NaOH、Ca(OH)2、Na2SiO3)和掺量对胶砂力学性能的影响,采用SEM观察了胶砂的微观结构。结果表明:对于二元复合掺合料,当铁尾矿粉与煤矸石粉的质量比为1∶1时,胶砂的28 d抗压、抗折强度达到最大,抗裂性能较好;对于三元复合掺合料,当铁尾矿粉、粉煤灰、煤矸石粉的质量比为4∶3∶1时,胶砂的28 d抗压强度最大,28 d抗折强度较高,抗裂性能较好;随着三元复合掺合料替代率的增加,胶砂的抗压、抗折强度基本呈降低趋势;活化剂NaOH对胶砂力学性能的改善效果较Ca(OH)2和Na2SiO3好,NaOH的最佳掺量为1.6%。

针对天山胜利隧道TBM压注式超高性能混凝土(UHPC)的性能要求,基于紧密堆积理论,优化了混凝土中胶凝材料各组分的比例。通过掺入钢渣粉、纳米早强剂和塑性膨胀剂配制出了大流动度、超长保坍、超早强、低收缩的UHPC,并研究了胶凝材料体系紧密堆积孔隙率、钢纤维掺量、混凝土流动性三者之间的关系。结果表明:采用复合掺合料、钢渣粉优化胶凝体系、骨料体系可制备出工作性良好、各项性能指标均能满足要求的UHPC,初始流动度大于700 mm,4 h流动度经时损失小于5%,1 d拆模且抗压强度大于设计要求51.6 MPa,28 d干燥收缩仅为200×10-6。纳米早强剂的掺入不但保证了混凝土早期强度的增长,而且不影响混凝土流动性的长时间保持和后期强度的增长。

采用粉煤灰(F)、矿渣粉(Sl)、硅灰(Si)和石灰石粉(L)复合组成5种复合矿物掺合料,研究了复合掺合料的组成和掺量对水泥胶砂流动度、长期抗压强度和抗折强度的影响。结果表明:掺粉煤灰和石灰石粉的FSlL和FL复合掺合料流动性较好,流动度比达到110%以上;掺硅灰的FSlSi和SlSiL复合掺合料流动性较差,流动度比在80%左右;5种复合掺合料在30%、40%、50%掺量下,胶砂试件720 d抗压强度和抗折强度均达到纯水泥试件的110%~120%;FSlSi、FSl和FL复合掺合料随着掺量的提高,长龄期胶砂抗压强度有所增加,抗折强度发展趋势与抗压强度相同;SlL和SlSiL复合掺合料随着掺量的提高,长龄期胶砂抗压和抗折强度均略有下降。

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。

简述了建材行业标准JC/T 2554—2019《蒸养混凝土制品用掺合料》的编制背景、编制目的和意义,详细说明了标准条文的具体内容,提出了实施过程中应注意的问题。

研究了早强降黏型复合掺合料对盾构管片混凝土的工作性、养护时间、脱模强度、力学性能和长期耐久性能的影响。结果表明,掺加早强降黏型复合掺合料能够在一定程度上降低混凝土拌合物的黏度,提高混凝土的脱模强度及早期强度,从而改善盾构管片混凝土的外观,提高盾构管片模板周转率,对混凝土的耐久性能也有一定的提升。

采用三种二元复合掺合料,研究了硅铝含量测定法和电导率法快速评定复合掺合料火山灰活性的可行性。结果表明,活性硅铝百分含量、电导率变化率均与28d活性指数之间存在相关性,能反映复合掺合料的火山灰活性。通过建立活性硅铝百分含量(或电导率变化率)与28d活性指数的拟合方程,可以对复合掺合料的火山灰活性实现快速评定。

针对贵州地区公路工程桥梁用高性能混凝土机制砂石粉含量高、粉煤灰质量差等问题,对不同石粉含量、不同矿物掺合料的机制砂混凝土性能进行了试验研究。研究结果表明,石粉虽作为惰性材料,但在一定掺量范围内,对混凝土性能具有一定程度的改善。在实际工程中,建议石粉含量控制在10%左右;Ⅱ级粉煤灰因其烧失量大、活性小对混凝土性能有着不利的影响;磨细复合掺合料可显著提升机制砂混凝土工作性能、力学性能以及耐久性能。因此,针对贵州地区优质粉煤灰匮乏的现状,建议将低等级粉煤灰与磨细矿渣进行二次加工磨细后再掺入混凝土使用。此外,根据研究成果在工程中的应用情况,提出了贵州地区桥梁用机制砂混凝土原材料的选型标准。

为扩大钢渣微粉在自密实混凝土(SCC)中的应用,采用标准试验方法研究了钢渣微粉及复合掺合料对硅酸盐水泥凝结时间、SCC拌和物填充性及凝结时间的影响。结果表明,钢渣微粉对水泥净浆的凝结具有明显的延缓作用,钢渣微粉掺量越大,水泥的凝结时间就越长;与钢渣微粉相比,复合掺合料的缓凝作用明显减小。采用钢渣微粉掺量为10%～50%,并按SF1级坍落扩展度要求配制的SCC拌和物具有良好的填充性;掺比例为1∶1的钢渣微粉-粉煤灰复合掺合料时,SCC拌和物的填充性明显提高。掺加钢渣微粉使SCC拌和物的凝结时间明显延长;与单掺钢渣微粉相比,掺比例为1∶1的钢渣微粉-矿渣微粉复合掺合料对SCC拌和物凝结时间的影响显著减小。

通过强度和收缩率试验、SEM分析,研究了复合掺合料和聚合物对钢渣-碎石透水混凝土强度、收缩性和微观结构的影响。结果表明,掺30%复合掺合料(硅灰与矿渣微粉复合)提高了钢渣-碎石透水混凝土的抗压强度和抗折强度,并可达到C30的要求;掺5%聚合物乳液进一步提高了钢渣-碎石透水混凝土的28 d强度,并显著降低了收缩率;掺入聚合物乳液后,加强了硬化水泥浆体内水化产物之间的联结作用,减少了毛细孔隙,有效改善了微观结构。