开展了养护温度(20℃、40℃、60℃)和粉煤灰掺量(10%、20%、30%)对掺钙镁复合膨胀剂(CM)砂浆膨胀效能的影响研究,并结合微观测试手段,分析了其影响机理。结果表明:CM对温度较为敏感,养护温度越高,CM水化速率越快,膨胀量增幅越大;20~60℃时,粉煤灰可显著抑制CM的膨胀,且粉煤灰掺量越大,对CM的抑制作用越明显;CM中CaO组分反应速率较快,其水化产物Ca(OH)2有效促进了MgO的水化。

对水养、水养转干养和干湿循环养护条件下不同活性MgO膨胀剂(MEA)膨胀性能及水养条件下不同龄期膨胀净浆微观孔结构进行了研究。结果表明:MEA活性越高,其早期膨胀率增速越大,但后期膨胀率增速越慢;水养转干养条件下,干空膨胀落差与MEA活性成正比;干湿循环养护条件下,高活性MgO的补偿收缩效能高于低活性MgO。掺MEA浆体中大于50 nm孔隙的增加可能是砂浆产生膨胀的原因之一;28~180 d时,MEA主要细化的孔区间为20~200 nm。

研究了HCSA抗裂增强材料对混凝土强度、限制膨胀率、温度应力的影响,并分析了蒸养与非蒸养条件下掺抗裂增强材料混凝土的强度发展变化情况。结果表明:抗裂增强材料可显著提高混凝土的抗裂性,当水胶比为0.36、抗裂增强材料掺量为70 kg/m3时,混凝土强度发展良好,且限制膨胀率较高;抗裂增强材料可显著降低混凝土的温度敏感性,当抗裂增强材料掺量为50 kg/m3时,混凝土试件最大压应力提高了119%,断裂应力下降了13%,断裂温度降低了37%;采用抗裂增强材料代替粉煤灰,在免蒸养条件下,混凝土1 d强度比提高了192%,在蒸养条件下,1 d强度比提高了196%。

研究了不同温控材料(WK)掺量(0、0.3%、0.4%、0.5%)对掺MgO膨胀剂的水泥净浆水化热特性、砂浆限制膨胀率及抗压强度的影响,并分析了材料的温度敏感性及WK对MgO膨胀剂的影响机理。结果表明:掺WK后,相较于单掺MgO膨胀剂,水泥净浆水化放热得到抑制,但随着MgO膨胀剂掺量的增加,这种抑制作用受到一定程度的削弱;当入模温度为20℃和30℃时,M-MgO复掺0.4%的WK对水泥净浆水化热温度的抑温率分别为35.6%和48.1%;在20℃和60℃养护条件下,M-MgO复掺0.4%的WK,相较于单掺M-MgO,砂浆的120 d限制膨胀率分别增长了0.014%和0.028%;WK的掺入会降低砂浆的早期强度,且随掺量的增大,强度损失越明显,但对后期强度无不利影响;WK对MgO膨胀剂水化有一定的激发效果,通过改变MgO膨胀剂的水化历程,影响水化产物的生成速率,进而改变了结构的密实度。

研究了石膏作为激发剂生产免蒸压PHC管桩的机理,探讨了矿粉和石膏的合适掺量。结果表明,为缩短PHC管桩的养护周期,石膏激发剂混凝土采用85~90℃的蒸汽养护是可行的。同时,DEF膨胀的危害也可以得到控制和避免。

利用固硫灰、烧铝矾土、硬石膏为原料制备了混凝土膨胀剂。结果表明,固硫灰、烧铝矾土和硬石膏按照质量比35:15:50能制备出满足GB23439-2009《混凝土膨胀剂》要求的Ⅰ型膨胀剂。运用SEM电镜扫描、XRD衍射分析研究了混凝土膨胀剂掺入水泥的水化反应,结果表明,随着水化龄期的延长,钙矾石含量增多。制备的膨胀剂是以钙矾石为主要膨胀源的混凝土膨胀剂。

嵩昆路军长立交桥湿接缝处采用了聚乙烯醇纤维(PVAF)补偿收缩混凝土,为制备满足性能要求的混凝土,进行了PVAF对C60高性能补偿收缩混凝土工作性能、力学性能、限制膨胀率及耐久性等性能的影响规律研究。结果表明,PVAF的掺入会对混凝土工作性能产生不利影响;随着PVAF掺量的增加,混凝土的抗压强度和弹性模量呈下降趋势,当PVAF掺量为1.8 kg/m^3时,混凝土力学性能不能满足设计要求;混凝土限制膨胀率随着PVAF掺量的增加而呈现降低趋势,当PVAF掺量为1.8 kg/m^3时,混凝土水中14 d限制膨胀率不满足技术要求;随着PVAF掺量的增加,混凝土氯离子扩散系数和电通量呈现近似线性增加的规律;研究结果表明,PVAF掺量宜控制在1.2 kg/m^3以内。

介绍了苏州汾湖理想城地下工程中,底板和侧墙采用了高性能膨胀剂配制的补偿收缩混凝土,提高了结构整体的抗裂、防水效果。经过混凝土原材料选择、配合比和限制膨胀率设计、现场施工控制和混凝土养护等一系列措施可知,使本工程中补偿收缩混凝土产生体积膨胀的膨胀源主要为氢氧化钙和钙矾石;当高性能膨胀剂掺量在35~45kg/m3时,其配制的补偿收缩混凝土的限制膨胀率可达3.0×10-4~4.5×10-4,能够有效补偿混凝土的收缩;为保证其膨胀性能的有效发挥,必须采取相应的施工控制和混凝土养护措施。

通过将氧化钙-硫铝酸钙(CA)膨胀剂与MgO膨胀剂复配获得了一种多膨胀源膨胀剂,并试验研究了掺该膨胀剂高强混凝土的抗压强度、限制膨胀率及自由体积变形性能。结果表明:掺入该多膨胀源膨胀剂等量替代水泥对混凝土的抗压强度会造成一定程度的下降,但影响程度较小;在前期水养条件下,掺多膨胀源膨胀剂的混凝土其膨胀速率先增大后减小,28 d转干养条件下,其膨胀会出现回落,但混凝土仍处在膨胀状态。自由变形试验中,掺多膨胀源膨胀剂的混凝土在密封养护条件下,先后经历了"膨胀-收缩-再膨胀"三个变形阶段;而干燥养护条件下,则先后经历了"收缩-膨胀-再收缩-再膨胀"四个变形阶段。

钢管混凝土的设计应满足自密实填充要求的同时,具有合适的膨胀性能。试验在保证C60混凝土工作性能的基础上,研究了膨胀剂掺量对混凝土工作性能、强度和膨胀性能的影响,配制出C60自密实膨胀钢管混凝土。当膨胀剂掺量为10%时,混凝土自由膨胀率范围在0.07%-0.09%,限制膨胀率范围为0.02%-0.035%,同时由混凝土工作性和强度变化规律,得出膨胀剂掺量不宜超过10%,并通过混凝土膨胀性能的分析研究单向限制膨胀率与自由膨胀率的相关性规律,两者具有较好的相关性,但膨胀剂掺量会影响这二个膨胀指标的相关性规律。