以煤矸石为原料,利用机械球磨法粉碎煤矸石,并将其与不同的化学激发剂混合,制得了活性不一的煤矸石粉。通过正交试验,研究了煤矸石粉掺量、化学激发剂种类和掺量对煤矸石胶砂抗压强度的影响,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了煤矸石粉的矿物组成和微观形貌。结果表明:机械球磨破坏了煤矸石的层状结构,提高了其表面活性;以10%掺量的煤矸石粉等质量替代水泥,并掺入2%的Ca(OH)2激发剂,可加快煤矸石粉的二次水化,对应胶砂试件的抗压强度达到最大。

研究了水泥浆、偏高岭土地聚物、掺粉煤灰偏高岭土地聚物、水泥浆-偏高岭土地聚物增强处理再生骨料对混凝土抗压强度的影响。结果表明:四种增强材料处理的再生骨料对混凝土抗压强度的影响顺序大小为水泥浆-偏高岭土地聚物>偏高岭土地聚物>水泥浆>掺粉煤灰偏高岭土地聚物。

以磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、生石灰为主要原料制备了磷石膏基复合材料,研究了磷石膏基复合材料性能的影响因素,并通过多变量数值分析得到了最优配合比。结果表明:当磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、生石灰的质量比为1∶0.4∶0.06∶0.03时,制备的磷石膏基复合材料的抗压、抗折强度均较高;掺入6‰防水剂对磷石膏基复合材料的抗压强度提升较大,复掺3‰减水剂+3‰防水剂对抗折强度提升较大;当水胶比为0.38~0.40时,磷石膏基复合材料的强度较高;21℃蒸汽养护14 d可使磷石膏基复合材料的强度达到最佳,但蒸汽养护会导致磷石膏基复合材料的吸水率增大、软化系数降低;通过数值分析建立的多变量磷石膏基复合材料的强度计算公式,可以得出单一变量下磷石膏基复合材料的强度值和多变量下磷石膏基复合材料的强度值与对应原材料掺量之间的关系。

提出了一种新型纤维混凝土拌和工序和评价纤维分散性的简易方法,并研究了不同掺量PVA纤维对混凝土力学性能和弯曲韧性的影响。结果表明:新型拌合工序可以有效降低对纤维的损伤,有助于纤维在混凝土中均匀分散;当纤维掺量为4.5 kg/m3和7.5 kg/m3时,纤维分散性较好,而当纤维掺量为10.5 kg/m3时,纤维分散性欠佳;随着PVA纤维掺量的增加,混凝土的抗压、抗拉强度先增后减,弯拉强度和韧性耗能能力逐渐增强。

为研究应变率和尺寸效应对透水混凝土受压动力性能的影响,设置了十种应变率和三种立方体尺寸的试件,对透水混凝土展开单轴受压力学性能试验研究。结果表明:随着应变率的增加,透水混凝土的抗压强度逐渐增大;随着立方体试件边长的增大,应变率对透水混凝土抗压强度的增加幅度逐渐减小,透水混凝土的抗压强度逐渐减小;受应变率增加的影响,尺寸效应对透水混凝土抗压强度的减小幅度逐渐增加;提出的尺寸效应律模型方程能够较好地表述不同应变率下透水混凝土抗压强度的尺寸效应;基于应变率和尺寸效应参数,还提出了透水混凝土抗压强度计算方程。

采用体积法设计孔隙率分别为15%、20%、25%的透水混凝土,研究了纳米SiO2(NS)对透水混凝土抗压强度、透水系数的影响规律。总结了不同孔隙率下透水混凝土的破坏形式,并分析了破坏机理。结果表明:随着NS掺量的增加,三种孔隙率下透水混凝土的抗压强度均呈先增加后减少的趋势,在NS掺量为1.0%时,抗压强度都达到最大值;NS对透水混凝土7 d抗压强度的提升效果比28 d更显著;随着孔隙率逐渐增大,NS对透水混凝土抗压强度的改善效果逐渐增强,而对透水系数的提升效果逐渐减弱;从透水混凝土的破坏形式上来看,随着孔隙率逐渐增大,掺入适量NS的透水混凝土,其骨料处断裂的现象相较未掺NS时逐渐增多。

研究了再生粗骨料替代率和骨料包浆对自密实再生混凝土力学性能和抗氯离子渗透性的影响。结果表明:当再生粗骨料替代率分别为30%、60%、100%时,与未包浆再生骨料混凝土相比,预包浆再生骨料混凝土的坍落扩展度分别提高了0.76%、3.33%、5.17%,抗压强度分别提高了5.9%、3.2%、6.1%,劈裂抗拉强度分别提高了5.2%、11.2%、18.2%;随着再生粗骨料替代率的增加,混凝土的电通量值增大,当再生粗骨料替代率分别为30%、60%、100%时,与未包浆再生骨料混凝土相比,预包浆再生骨料混凝土的电通量值分别下降了16.7%、22.9%、8.6%;骨料经过包浆处理后,改善了自密实再生混凝土的力学性能及抗氯离子渗透性。

泡沫混凝土(FC)作为一种轻质多孔材料具有优良的保温隔热效果,将其用作建筑保温墙体材料可以有效降低建筑能耗。利用可再分散乳胶粉(RDL)和玻化微珠(GB)改性FC,研究了RDL和GB单独取代以及RDL和GB共同取代快硬硫铝酸盐水泥对FC干密度、抗压强度、导热系数和拉伸黏结强度的影响。结果表明:RDL可以显著提高FC的拉伸黏结强度,GB可以显著降低FC的干密度和导热系数;RDL和GB共同取代水泥时更有利于改善FC的综合性能;RDL和GB总掺量为3%时改善效果最佳,此时FC的干密度为311.7 kg/m^3,抗压强度为0.42 MPa,导热系数为0.0783 W/(m·K),拉伸黏结强度为0.1139 MPa。

通过快速冻融试验,测试了不同冻融循环次数后钢纤维橡胶混凝土的质量、相对动弹性模量、抗压强度及损伤层厚度,研究了硫酸盐与冻融环境下钢纤维橡胶混凝土的劣化规律与损伤机理。结果表明:钢纤维橡胶混凝土在硫酸盐溶液中的冻融损伤小于未掺钢纤维的橡胶混凝土;钢纤维橡胶混凝土的劣化程度随钢纤维掺量的增加逐渐减小,但当钢纤维掺量为2.0%时,劣化程度明显增大;损伤层厚度可以表征钢纤维橡胶混凝土的内部损伤,随损伤层厚度增加,损伤层混凝土的抗压强度损失明显;硫酸盐与冻融环境下钢纤维橡胶混凝土的抗压强度与损伤层抗压强度存在相关性,根据劣化后钢纤维橡胶混凝土的抗压强度可计算出损伤层抗压强度。

对掺加聚丙烯-玄武岩混杂纤维的陶粒混凝土进行了抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度试验,得到了混杂纤维对陶粒混凝土力学性能的影响规律。结果表明:混杂纤维掺量为0.2%时,陶粒混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度提升幅度最大,分别较基准组提高了11.21%、30.73%、15.26%,但掺量过大时陶粒混凝土的力学性能会下降,甚至出现负效应;聚丙烯纤维与玄武岩纤维的混杂比为2∶1时,其对陶粒混凝土的增强效果较好;混杂纤维能增强陶粒混凝土的韧性,对抗折强度和抗拉强度提升效果明显,对抗压强度提升效果较小。