采用3D打印工艺,使用普通硅酸盐水泥(OPC)、硫铝酸盐水泥(SAC)、磷酸盐水泥(MPC)制备了3类24组不同配合比的植生混凝土试件,研究了水泥种类、水灰比、砂灰比、缓凝剂掺量等对植生混凝土pH值的影响规律。结果表明:水泥种类对植生混凝土pH值的影响最明显,掺OPC的植生混凝土的碱性最高,SAC次之,MPC最低;植生混凝土的pH值均随水灰比的增加而提高;砂灰比增加会降低植生混凝土的碱性;缓凝剂也会影响植生混凝土的pH值,其中,葡萄糖酸钠和酒石酸可以分别降低掺OPC或SAC的植生混凝土的pH值,而硼砂可以先降低后提高掺MPC的植生混凝土的pH值。

为了研究在-10℃环境下硅酸盐-铝酸盐-磷酸盐水泥体系(SAP体系)的水化反应情况,通过凝结时间、XRD、TG、SEM等测试分析了SAP体系的水化产物和反应机理。结果表明:掺入铝酸盐水泥(CAC)和焦磷酸钠均有利于硅酸盐水泥(OPC)的早期凝结,但不利于其后期强度发展;SAP体系早期的主要水化产物为C-S-H凝胶和NO2-AFm晶体,CAC掺量越多,7 d水化产物生成量越多,试件的抗压强度越高;7~28 d时,CAC掺量为10%的S9A1P体系中Ca(OH)2晶体持续生成,试件28 d抗压强度达到32.4 MPa。

研究了经过化学螯合稳定化处理后的城市生活垃圾焚烧飞灰(CFA)对水泥浆体凝结时间、抗压强度、电阻率和水化产物的影响规律。结果表明,掺入CFA后,水泥浆体的凝结时间缩短,在3 d和28 d龄期时生成了水化产物Friedel盐,且水泥浆体的液相离子浓度增大,电阻率减小;当CFA掺量为5%时,硬化水泥浆体7 d龄期内的抗压强度提高,但28 d抗压强度降低;当CFA掺量从10%增大到60%时,硬化水泥浆体的抗压强度均小于空白组,并逐渐降低。

将聚丙烯纤维作为添加剂掺入水泥加固风积沙,进行了水泥砂浆的抗压强度(CSCM)试验,试件由不同水泥含量的混合物和不同掺量聚丙烯纤维配制而成。在7d和28d养护期后进行抗压强度试验。试验结果显示:在水泥加固风积沙中掺入聚丙烯纤维后,聚丙烯纤维可均匀地分布于基体中,可降低裂缝尖端周围的应力集中并阻止裂缝扩张,提高了水泥加固风积沙的机械性能,且随着掺入的聚丙烯纤维的增加,水泥砂浆的抗压能力也随之增加,但当掺加率超过0.2%以后,试件的抗压能力基本稳定,没有更显著的增加。

研究了高吸水性树脂(SAP)对硅酸盐水泥浆体的凝结时间、抗压强度、自收缩和电阻率的影响规律。结果表明:高吸水性树脂能延长水泥浆体的凝结;当SAP掺量增大时,水泥浆体的抗压强度减小,SAP掺量为0.6%的硬化水泥浆体在28d龄期时的抗压强度为空白组的80%;水泥浆体在7d内的自收缩随着高吸水性树脂掺量的增加而减小,SAP掺量为0.6%的硬化水泥浆体的自收缩减缩率达31.6%;水泥浆体电阻率在3d内随着SAP掺量的增加而减小;早龄期水泥浆体的自收缩与电阻率呈正相关关系,根据水泥浆体的电阻率变化曲线可以预测自收缩的发展趋势。

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。