通过净浆流动度、流变特性、吸附行为对自研发的减水剂进行了评价,优选出了降黏型超支化聚羧酸减水剂(PCE)。结果表明:同掺量时,超支化PCE-2、PCE-3的流动度大于梳状PCE-1;随着时间的延长,PCE-1流动度逐渐降低,而PCE-2和PCE-3的流动度在60 min内不损失,且略有提升;相同剪切速率下PCE-2和PCE-3的剪切应力和黏度均明显低于PCE-1,PCE-1存在剪切变稠现象,尤其是低水灰比(0.2)时剪切变稠现象更明显;PCE-2和PCE-3的吸附量远高于PCE-1,低水灰比(0.2)时PCE-1的吸附量与PCE-2和PCE-3的差距变小,但PCE-1在20 min后吸附量增长缓慢,明显低于PCE-2和PCE-3。降黏型超支化聚羧酸减水剂在实际工程应用中效果较好。

选用玄武岩纤维作为超高强混凝土(UHSC)的外掺料,研究其在不同掺量下对UHSC的力学性能的影响。通过试验考察了各配合比下的立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度,分析了玄武岩纤维掺量对各项指标的影响。结果表明:玄武岩纤维对立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度均有提高作用,尤其当玄武岩纤维掺量为2 kg/m^3时,以上各项指标分别提高了10.9%、14.1%、10.2%、11.0%。

为提高高强、超高强混凝土的韧性和抗开裂性能,采用复合超叠加技术在配制出抗压强度110MPa以上基体混凝土的基础上,分别配制出了钢纤维增强超高强混凝土、PVA纤维增强高强混凝土,同时对不同体积掺量的两种纤维混凝土进行了立方体抗压、轴向抗压、劈裂抗拉、抗弯性能和弹性模量等力学性能的测试,并对超高强纤维混凝土进行了弯曲韧性的试验研究。结果表明,钢纤维对高强混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度有一定的增强作用,PVA纤维却降低了高强混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度。两种纤维都能明显改善基体混凝土的劈裂抗拉强度、抗弯强度及弯曲韧性。对此种超高强基体混凝土,钢纤维的增强增韧效果明显好于PVA纤维。

通过正交试验考察了胶凝材料总量、水泥用量及超细粉煤灰用量对超高强混凝土抗压强度的影响,研究了硅灰、超细粉煤灰与复合硅材等矿物掺合料对C100~C120超高强混凝土基本性能的影响。结果表明,对超高强混凝土强度影响最主要的因素是水泥在胶凝材料中所占的比例;超细粉煤灰与硅灰复掺对超高强混凝土工作性能与强度改善效果较好;复合硅材对超高强混凝土的工作性能与强度均有一定的提高。

采用紧密填充技术确定了机制砂超高强高性能混凝土的胶凝材料体系各组分及机制砂复合比例,研究了水胶比、胶凝材料总量对机制砂超高强高性能混凝土工作性和抗压强度的影响。结果表明,选用优化后的复合材料体系,在普通原材料和搅拌工艺条件下可制备坍落度和扩展度分别为260mm和640mm以上,56d抗压强度高达143.2MPa的机制砂超高强高性能混凝土;提高水胶比和胶材总量可显著改善机制砂超高强高性能混凝土的工作性,但为了获得较好工作性同时兼具超高强度,其水灰比宜为0.17,胶凝材料总量宜为750kg/m^3。

骨料种类、级配、最大粒径、粒形及砂率均能影响超高强混凝土的工作性能和抗压强度。试验结果表明，选用最大粒径为16mm且10-16mm碎石占70%的卵碎石为骨料，采取40%的砂率配制的自密实混凝土标准试块90d抗压强度能达到145.8MPa。

分别进行了水泥石、骨料和钢纤维对混凝土耐钻磨性能和抗压强度影响的研究,制备出高耐钻磨的超高强混凝土(抗压强度为198MPa)。试验结果表明,水胶比0.18,高强掺合料掺量20%,棕刚玉为骨料,体积掺量为10%,钢纤维体积掺量为1.75%时,超高强混凝土耐钻磨性能和抗压强度最佳,并对其高致密、高耐钻磨机理进行了探索。

针对超高强混凝土水胶比小、自收缩大等特点,研究了不同膨胀源膨胀剂和多孔掺合料对超高强混凝土工作性能、力学性能和自收缩性能的影响。结果表明,膨胀源为Mg O的BTMG膨胀剂水化较慢,反应耗水少,晶体膨胀能大,掺BTMG超高强混凝土早期(3d)膨胀效果不明显,后期具有持续膨胀效果。预吸水的稻壳灰(RHA)和沸石粉(NZ)均能在养护后期释放水分,缓解混凝土内部湿度的降低,一定程度上弥补了混凝土自收缩,但RHA活性较NZ高,孔结构更为丰富,配制的超高强混凝土工作性能和强度损失小;BTMG与RHA复合后使用可将二者优势互补,提高混凝土体积稳定性和后期强度。

研究了复合水泥粉体压实体空隙率的变化规律,优化了混凝土胶材组分,并研究了胶料总量、水胶比对超高强混凝土工作性能和抗压强度的影响。在以上研究基础上,开展了沸石粉配制超高强高性能混凝土的试验研究。结果表明,微珠掺22%,硅灰掺8%,复合粉体空隙率最低,堆积密度最大;胶凝材料总量700kg/m3,水胶比0.16时,混凝土抗压强度最高,60d和90d抗压强度分别达146.5MPa和159.7MPa;掺4%沸石粉配制的超高强混凝土60d和90d抗压强度分别为136.7MPa和148.1MPa,比不掺沸石粉的混凝土抗压强度分别降低约4.7%和6.0%,降幅较小;混凝土3d和7d自收缩值分别为万分之0.91和万分之1.82,比不掺沸石粉的混凝土分别降低约21.6%和11.7%,降低混凝土的自收缩作用明显。