以5%的碳化硼等质量取代褐铁矿砂,制备了强度等级C50和密度等级RS2的铁矿石防辐射混凝土,研究了其在不同亚高温温度下的热工性能以及145℃处理5 d前后力学及耐久性能,分析了碳化硼在亚高温前后对铁矿石混凝土性能的影响规律和机理。结果表明:碳化硼的掺入提高了铁矿石混凝土的比热容、导热系数、热扩散系数、抗折强度,但降低了铁矿石混凝土的表观密度、抗压强度;亚高温后,碳化硼的填充效果明显,优化了气泡参数,提高了铁矿石混凝土微观结构的稳定性,有利于减缓铁矿石混凝土耐久性能劣化过快的情况,维持铁矿石混凝土亚高温后的防辐射稳定性。

针对沙漠腹地与近沙漠区农业工程、基础设施建设原材料短缺、服役环境差、混凝土耐久性能差等问题,采用西部寒旱-盐渍地区的风积沙为原材料制备了C25风积沙混凝土(ASC),得到了最优配合比,并基于微观分析研究了盐冻、干湿循环耦合作用下ASC的耐久性能。结果表明:随着风积沙掺量从0增加到100%,ASC的损伤速度越慢,其抗盐冻、干湿循环耦合作用的能力也越好;高掺量(≥60%)ASC试件抗盐冻、干湿循环耦合作用的性能良好;高掺量ASC在寒旱-盐渍土地区道路与水利工程中具有较好的适用性。

通过单掺、复掺无机材料和有机材料对再生大骨料进行改性处理,研究了改性再生大骨料混凝土(MAC)与天然骨料混凝土(NAC)、再生骨料混凝土(RAC)的耐久性能差异。结果表明:相同龄期下,NAC的抗渗性能、抗氯离子渗透性能及抗碳化性能均最好,MAC次之,RAC最差;随着龄期的延长,RAC碳化深度的增幅最大,MAC次之,NAC最小。

为了提高煤矸石混凝土的力学与耐久性能,将煤系偏高岭土部分取代率水泥,研究了不同取代率的煤系偏高岭土对煤矸石混凝土抗压强度、劈拉强度、耐磨性和抗硫酸盐侵蚀性能的影响。结果表明:掺加煤系偏高岭土可显著提高煤矸石混凝土的力学性能;当煤系偏高岭土取代率为30%时,煤矸石混凝土的抗压强度和劈拉强度均最大;掺入适量煤系偏高岭土能够有效改善煤矸石混凝土的耐磨性和抗硫酸盐侵蚀性能,其最佳取代率为30%。

为了解石粉含量对机制砂混凝土的性能影响,制备了2%、5%、7%、10%四种石粉含量的机制砂混凝土,分别研究了其力学性能、工作性及耐久性,探究了不同石粉含量机制砂在预制构件混凝土中的应用,进行了装配式构件的试生产。结果表明:在合适掺量下,石粉在一定程度上能改善机制砂的堆积密度,从而提高混凝土强度;石粉含量过大会降低混凝土密实性,从而影响混凝土力学性能;采用机制砂配制的混凝土力学性能、抗渗性能和抗冻性能可以达到与天然砂混凝土的同等水平。

采用普通硅酸盐水泥、矿粉、粉煤灰为胶凝材料,制备了C25、C30、C40普通水泥混凝土试件,研究了该混凝土的劈裂抗拉强度、抗压强度、弹性模量、碳化深度以及氯离子扩散系数,并与以海工水泥为胶凝材料制备的海工混凝土相关性能进行了对比。结果表明:当胶凝材料用量相同时,所制备的普通水泥混凝土基本达到海工混凝土的相关性能要求,可用于海洋围垦环境下相关混凝土工程。

介绍了氯离子在混凝土中的侵蚀机理,论述了氯离子多维传输作用对混凝土结构的影响,比较了几种氯离子多维传输模型的应用范围与不足,讨论了不同因素对氯离子多维传输的影响。在氯盐环境下,针对混凝土耐久性能的研究方向,提出了建立氯离子传输数据库、增加试验准确性、拓展模型适用范围、改进氯离子测定方法等建议。

研究了纳米C-S-H对全再生粗骨料混凝土工作性、力学性能和耐久性能的影响。结果表明:掺入纳米C-S-H后,再生混凝土的初始坍落度和1 h经时保坍能力降低,凝结时间缩短;掺入适量(3.0%)纳米C-S-H可有效提高再生混凝土的抗压、抗折和劈裂抗拉强度,提高再生混凝土的抗碳化性能、抗氯离子渗透性能和抗冻性能。

研究了再生砂等质量(0、30%、40%、50%、60%、70%)替代天然砂对C60混凝土力学性能、耐久性能、收缩性能和抗裂性能的影响,并采用XRD分析了再生砂的作用机理。结果表明:掺入30%~50%的再生砂对混凝土的抗压、劈裂抗拉强度影响不大,但能有效提高混凝土的抗氯离子渗透性能和抗硫酸盐侵蚀性能,改善混凝土的收缩性能和开裂性能。

研究了激发剂模数、养护方式和粉煤灰掺量对机制砂混凝土(MAAC)耐久性能的影响。结果表明:与20℃标养相比,60℃蒸养MAAC的收缩率降低明显,耐久性能增强;以20%粉煤灰等质量替代矿粉后,MAAC的收缩性能有所改善,抗硫酸盐侵蚀性能有所减弱,但在蒸养条件下,掺入20%粉煤灰可以在一定程度上提高MAAC的抗氯离子侵蚀能力;随着碱激发剂模数由2.0降至1.8,MAAC的耐久性能有所增强。