通过图像处理技术研究了影响机制砂颗粒形貌的主要因素及其与机制砂性能的相关性,分析了机制砂颗粒形貌对混凝土性能的影响。结果表明:用经过修正后的球形度指标评价机制砂颗粒形貌比圆形度更合理;使用立轴冲击破制备的机制砂颗粒形貌最好;母岩强度与颗粒形貌呈负相关关系;机制砂的球形度增加,其抵抗压碎的能力较高,且具有较低的空隙率;当球形度由53%提高至72%时,对中低强度等级机制砂混凝土的工作性改善效果显著,而对高强度等级机制砂混凝土的抗压强度改善效果显著。

为研究铁尾矿颗粒形貌对砂浆尺寸稳定性的影响,利用光学显微镜观察了铁尾矿砂、天然河砂和普通机制砂的颗粒形貌并对其进行了定量描述,探索量化指标对砂浆尺寸稳定性的影响规律。试验结果表明,三种细骨料中,铁尾矿砂的针片状、非球形程度最高,其颗粒表面光滑但存在最多的尖锐棱角。在干燥环境下,细骨料较低的OR值和RK值将显著增加砂浆试件的收缩值。由于铁尾矿砂这两个指标最低,其砂浆试件的尺寸稳定性低于天然河砂和普通机制砂砂浆试件。不同粒级的铁尾矿砂所配制的砂浆试件尺寸稳定性试验证明,此时影响砂浆尺寸稳定性主要因素不是颗粒形貌,而是粒级范围,粒级范围越小,则铁尾矿砂浆试件的尺寸收缩越大。

从需水量比、细度、烧失量、颗粒形貌及吸附性能等方面分析了粉煤灰对水泥基材料流动性能的影响规律。结果表明,粉煤灰需水量比与水泥净浆流动性能相关性较差,目前采用需水量比来评价其在水泥基材料中流动性能的方法可靠性较低;粉煤灰颗粒形貌对其水泥净浆流动性能影响显著,当疏松多孔、层状结构颗粒较多时,其对减水剂吸附量较高且对水泥净浆流动性能降低明显;在分析初始流动度、减水剂种类等实验参数对水泥基材料流动性能影响的基础上,提出了粉煤灰性能检测的有效方法。

选择三个级配区域的铁尾矿砂单独或者组合替代天然砂制备石膏基自流平砂浆,研究其工作性能和力学性能,并与天然砂制备的石膏基自流平砂浆的工作性能和力学性能进行对比,分析铁尾矿砂颗粒形貌及颗粒级配对石膏基自流平砂浆的影响机理。结果表明,用0.3~0.5 mm、0.1~0.3 mm、0~0.1 mm三个颗粒级配区域铁尾矿砂组合全部替代天然砂制备的石膏基自流平砂浆虽然会提高15%用水量,但其工作性能和力学性仍能满足JC/T 1023—2007《石膏基自流平砂浆》对工作性能和力学性能的要求。铁尾矿砂和天然砂的颗粒形貌差异较大导致了石膏基自流平砂浆流动性降低,调整铁尾矿砂及整个石膏基自流平砂浆颗粒级配组合可以提高石膏基自流平砂浆的强度。