分析了铬铁渣的基本属性、化学成分及物相结构,揭示了铬铁渣的理化性能和级配特点。提出了“分计筛余曲线几何分析”级配优化方法,将风积沙和磨细铬铁渣掺入铬铁渣对其进行级配优化,并通过4种强度等级的砂浆试验进行验证,研究了级配优化性能对砂浆和易性和强度的影响。结果表明,经级配优化的铬铁渣在充当砂浆骨料时,能够改善砂浆和易性、提升砂浆强度。

设计并完成了在掺与不掺减水剂两种配合比下,再生粗骨料取代率分别为0、30%、50%、100%的再生混凝土的和易性、立方体抗压强度、棱柱体抗压强度的相关试验,并以天然骨料混凝土作为基准进行了对比分析。试验结果表明,粗骨料取代率对混凝土的流动性、粘聚性与保水性有不同的影响,适量的减水剂可以增强混凝土的流动性;在水灰比相同的情况下,再生粗骨料取代率为30%时再生混凝土立方体抗压强度和轴心抗压强度都高于普通混凝土;再生混凝土的抗压强度随龄期的发展和普通混凝土比较相近。

基于泵送工艺生产PHC管桩对混凝土的技术要求,研究并探讨了矿物掺合料的种类、混凝土水胶比、含气量以及外加剂对混凝土的和易性和蒸养强度的影响,提出了满足PHC管桩泵送生产的混凝土关键原材料的选择及技术指标控制范围。

对比分析了两种规格的玄武岩纤维分别以0.05%、0.10%、0.15%的体积掺量对机场道面混凝土抗折、抗压强度性能的影响规律。试验结果表明,玄武岩纤维对机场道面混凝土有较好的力学增强性能,28d抗折强度提高6.09%~19.80%,对抗压强度影响不明显,并且长度40mm、直径40μm的短切玄武岩纤维较长度20mm、直径20μm有更好的增强效果,可以在机场混凝土道面施工中使用,其最佳体积掺量为0.10%。

试验研究了不同掺量的玄武岩纤维对高性能混凝土和易性、抗压强度、抗折强度和抗拉强度的影响。结果发现,掺入玄武岩纤维后,混凝土的坍落度略有降低,但粘聚性能和保水性大大提高,且7d抗压强度和28d抗折强度明显提高。试验结果还表明,在水泥砂浆中掺入乱向短切玄武岩纤维后,其强度及抗裂性能均得到改善。此外,在低掺量情况下,玄武岩纤维与聚丙烯纤维对混凝土增强、增韧性能的影响基本一致。

按普通混凝土配合比设计的方法配制强度等级为C30、C40、C50的混凝土,通过对天然细砂、人工粗砂、铁尾矿砂进行级配优化后,研究了不同掺量的铁尾矿砂对不同强度等级混凝土基本性质的影响。结果表明,掺入铁尾矿砂后混凝土拌合物的和易性下降,且掺量越大,混凝土坍落度及扩展度越小;用铁尾矿砂配制的C30、C40混凝土,其强度略高于普通混凝土,且随铁尾矿砂掺量增加而略有增加,但用铁尾矿砂配制的C50混凝土,其强度略低于普通混凝土。

在采用矿渣粉和粉煤灰复掺的基础上,以钢渣粉等比例取代矿渣粉,研究钢渣粉对混凝土工作性能、抗压强度、劈裂抗拉强度、微观结构和水化产物的影响。结果表明,钢渣粉与矿渣粉复掺有利于提高混凝土的流动性、抗压强度和劈裂抗拉强度,掺钢渣粉混凝土微观结构致密,钢渣粉水化速度介于矿渣粉和粉煤灰之间。

分别以30%、40%、50%和60%的铁矿尾矿细砂取代天然砂,并复掺矿渣微粉和粉煤灰,配制了C20、C30和C40预拌混凝土,试验研究了混凝土和易性、强度和抗氯离子渗透性等性能。结果表明,以30%、40%和50%铁矿尾矿细砂取代天然砂的各强度等级混凝土和易性均能满足要求;在60%取代率时,混凝土和易性较差,但强度仍能满足要求;50%取代率时,混凝土抗氯离子渗透能力与基准混凝土相当。

用风积沙按一定的比例(质量比为0、10%、30%、50%、70%、90%)替代相同质量河砂,经过配合比设计,制成风积沙混凝土,测定其和易性;然后再制作成不同尺寸立方体、棱柱体试件,测定其抗压强度和劈裂抗拉强度,确定风积沙最佳替代比例。试验结果表明,当风积沙替代比例为30%时,风积沙混凝土的和易性良好,能够满足施工要求,不同尺寸试件的抗压强度值和抗拉强度值都达到最大值。进一步分析试验结果,建立了风积沙混凝土不同尺寸立方体抗压强度之间的数学关系、轴心抗压强度和标准立方体抗压强度的数学关系以及抗拉强度和标准立方体抗压强度之间的数学关系,研究结果为风积沙混凝土的设计和应用提供一定的理论依据。

结合公路桥涵相关规范,对水下混凝土灌注桩的密实机理、影响灌注质量的主要因素、设计强度的特征以及桩身完整性与承载力的关系等问题进行了探讨。