使用沙漠砂制备了纤维增强水泥基材料,采用正交试验法研究了沙漠砂掺量、粉煤灰掺量、可再分散性乳胶粉掺量、纤维掺量以及水胶比对抗压强度和抗折强度的影响,并确定了最优配合比。采用单因素试验法探讨了石英砂取代沙漠砂对纤维增强水泥基材料力学性能的影响。试验结果表明,纤维掺量是影响沙漠砂纤维增强水泥基材料抗压、抗折强度指标最显著的因素;相比于石英砂,使用沙漠砂制备的纤维增强水泥基材料的抗折强度和劈裂抗拉强度均得到提高,但抗压强度降低。

分析了生活垃圾焚烧炉渣的各项性能指标,并将其经多道水洗、筛分等工艺制成再生骨料,利用再生骨料取代天然砂石制备了透水混凝土。结果表明:生活垃圾焚烧炉渣的粒径分布较优,基本满足Ⅱ类建设用砂标准要求;再生骨料透水混凝土的抗压强度均低于基准组,透水系数均大于10 mm/s;随着再生骨料(处理后)取代率的增加,试件的28 d抗压强度逐渐降低;在取代率为100%的情况下,与未处理再生骨料透水混凝土相比,处理后再生骨料透水混凝土的抗压强度提高了43.1%。

考察了3种配合比的钢纤维增强超高性能混凝土/超高性能混凝土(UHPSFRC/UHPC)抗压强度的尺寸效应,分析了试件尺寸、试件形状、养护制度、龄期等因素对抗压强度的影响,探讨了以小尺寸试件替代标准试件测试UHPSFRC/UHPC抗压强度的可行性。研究结果表明:不同尺寸和形状试件的抗压强度存在线性相关性,且强度修正系数宜根据强度等级予以分段考虑;圆柱体试件的抗压强度普遍低于立方体试件;掺与不掺钢纤维对抗压强度尺寸效应影响较大。

在设计强度为C35的煤矸石保温混凝土中分别掺入0.05%、0.1%、0.15%和0.2%的聚丙烯纤维(PPF),并对3 d、7 d、14 d及28 d龄期下的混凝土试件进行立方体抗压强度试验。试验结果表明,在各龄期下,立方体抗压强度随着PPF掺量的增加,均呈现出先上升后下降的趋势,在纤维掺量为0.05%时提高最大;纤维的掺入可以有效提高煤矸石保温混凝土的早期抗压强度。根据试验结果建立了PPF煤矸石保温混凝土的抗压强度预测模型,依据7 d的抗压强度可以较好地预测28 d抗压强度。

研究了陶粒取代率和耐碱玻璃纤维(耐碱玻纤)体积掺量对陶粒混凝土抗压强度、比强度和弹性模量的影响。结果表明,耐碱玻纤陶粒混凝土的抗压强度、比强度和弹性模量均随着陶粒取代率的增加而降低,当取代率达到20%后下降趋势更加显著。随着耐碱玻纤掺量的增加,陶粒混凝土的各项指标均呈先增大后减小趋势;当陶粒取代率在20%以内时,不同掺量耐碱玻纤陶粒混凝土的比强度均优于普通混凝土;当陶粒取代率为15%、耐碱玻纤掺量为0.3%时,比强度最优。

设计了27个配合比,研究了不同种类及掺量的减水剂对再生细骨料砂浆基本工作流变性能与力学性能的影响。结果表明,当粉煤灰掺量为20%时,掺0.55%、0.65%、0.75%的聚羧酸减水剂再生砂浆的2 h稠度损失率和28 d抗压强度分别为20.18%、17.67%、14.89%和18.1 MPa、19.2 MPa、20.5 MPa,均优于同等掺量下的三聚氰胺减水剂和萘系减水剂。

通过控制调孔剂、粉煤灰掺量来调整相关轻质多孔混凝土的气孔孔径大小和孔径分布,使其具有仿火山渣的装饰效果。基于抗压强度和装饰效果的要求,提出了A08级仿火山渣轻质多孔装饰混凝土的适宜配合比。试验结果表明,按此配合比制备的轻质多孔装饰混凝土不但具有良好的仿火山渣装饰效果,同时具有良好的物理力学性能,多孔混凝土的密度等级为A08级,强度等级达到A5.0级。

通过正交试验研究了纳米CaCO3掺量、水胶比、砂率和再生粗骨料掺量对再生混凝土抗压强度的影响。结果表明,影响再生混凝土7 d抗压强度的主要因素是水胶比,而影响再生混凝土14 d和28 d抗压强度的主要因素是再生粗骨料掺量。此外,适量纳米CaCO3能够改善再生混凝土的抗压强度,其对早期抗压强度的提高更加明显。

采用界面破坏模型分析法和斜剪黏结强度法对比研究了碱式硫酸镁水泥基与硅酸盐水泥的树脂透光混凝土的强度损失率。研究结果表明,碱式硫酸镁水泥基树脂透光混凝土的28 d抗压强度损失率为19.9%,水泥砂浆与树脂界面7 d斜剪试验强度为6.8 MPa;硅酸盐水泥基透光混凝土的28 d抗压强度损失率为41.3%,水泥砂浆与树脂界面7 d斜剪试验强度为6.1 MPa。碱式硫酸镁水泥在界面结合方面表现更优。

采用不同掺量的纳米碳纤维制备混凝土,测试了纳米碳纤维改性混凝土的抗压强度、抗折强度和劈拉强度,并对其改性机理进行了探究。结果表明,适量的纳米碳纤维能够提高混凝土的力学性能。当掺量为0.3%时,纳米碳纤维改性混凝土的力学性能最优,其抗压强度、抗折强度和劈拉强度相较于素混凝土分别提高了9.2%、13.2%和17.5%。SEM测试结果表明,纳米碳纤维能够在混凝土内部形成立体网状结构,改善混凝土的微观形貌特征,增强混凝土的韧性和整体性,填充混凝土内部的孔隙缺陷,细化孔径分布,消耗混凝土破坏时的部分断裂破坏能。