利用改造后的击顶式振筛机提供三维扰动,通过线切割内部偏心顶轴,使竖向振幅接近南京长江大桥公路桥桥面的实际振幅;配制C30、C50普通混凝土和掺抗扰动剂的C50混凝土,设计7种扰动制度,研究了各扰动制度对混凝土抗氯离子渗透性能(RCM)的影响。研究结果表明:C30混凝土终凝前1 h受扰动,上部试块RCM值增幅最大,增幅为70.4%;C50混凝土终凝时受扰动,上部试块RCM值增幅最大,增幅为95%;该阶段混凝土的可塑性基本消失,受扰动后局部密实度降低,RCM值增大明显。掺入抗扰动剂可以实现混凝土“初期增稠”与“早期增强”,大幅提升普通混凝土的整体抗扰动性能,相比于自身未扰动组,受各扰动制度后RCM值几乎没有降低。

分析了湖南区域三个混凝土预拌厂废水的理化性质,采用该废水制备了C20～C60混凝土来研究废水对混凝土工作性能、力学性能和关键耐久性能的影响,并在相关指标满足工程应用的要求后,将其应用于工程中。研究表明,三个预拌厂产生的废水及其沉淀废渣各项理化性质相似,成分接近,主要以SiO_2、Al_2O_3和CaO为主。沉淀废渣粒径较小可以改善混凝土体系的颗粒级配;各强度等级的混凝土在废水的最优掺量上存在差异,C30混凝土废水掺量在50%表现出较为优异的工作性,且废水对于中高强度等级混凝土的抗压强度未发现不利的影响;废水可降低混凝土的电通量和提高抗碳化性能,C60废水混凝土6 h总电通量为300 C左右,碳化深度随着废水掺入量的增加而减少。

结合国内外最新研究成果,综述了纳米MgO对水泥基材料的工作性、力学性能、孔结构、耐久性能及收缩膨胀特性的影响,分析了纳米MgO水泥基材料的收缩膨胀机理。并针对当前研究的不足,提出了进一步研究方向,为后续纳米MgO的应用研究提供借鉴。

为了利用聚甲醛(POM)纤维的性能优势,并促进其在纤维混凝土领域的推广与应用,研究了POM纤维和PP纤维对混凝土新拌性能、塑性抗开裂性能、力学性能、体积稳定性和耐久性能的影响规律。结果表明,掺入POM纤维虽降低了混凝土的新拌性能、抗压强度和干燥收缩变形,但却有效提高了砂浆的塑性抗开裂能力、混凝土的劈裂抗拉强度和耐久性能。与PP纤维相比,当POM纤维和PP纤维的掺量相同时,掺加POM纤维的混凝土具有更为优异的新拌性能、塑性抗开裂能力、抗压强度、劈裂抗拉强度、抗氯离子渗透性能、抗碳化能力和抗冻性能。

针对贵州地区公路工程桥梁用高性能混凝土机制砂石粉含量高、粉煤灰质量差等问题,对不同石粉含量、不同矿物掺合料的机制砂混凝土性能进行了试验研究。研究结果表明,石粉虽作为惰性材料,但在一定掺量范围内,对混凝土性能具有一定程度的改善。在实际工程中,建议石粉含量控制在10%左右;Ⅱ级粉煤灰因其烧失量大、活性小对混凝土性能有着不利的影响;磨细复合掺合料可显著提升机制砂混凝土工作性能、力学性能以及耐久性能。因此,针对贵州地区优质粉煤灰匮乏的现状,建议将低等级粉煤灰与磨细矿渣进行二次加工磨细后再掺入混凝土使用。此外,根据研究成果在工程中的应用情况,提出了贵州地区桥梁用机制砂混凝土原材料的选型标准。

将钢渣粉取代部分煅烧MgO,研究了不同掺量钢渣粉对磷酸镁水泥(MPC)混凝土力学性能和耐久性能的影响。试验结果表明,掺有5%～30%取代率的钢渣粉会降低MPC混凝土的早期强度,但会明显提高MPC混凝土的后期强度,当钢渣粉取代率为15%时,MPC混凝土的60 d抗压强度达到最大;较低和较高的钢渣粉取代率会对MPC混凝土的劈裂抗拉强度产生不利影响,当钢渣粉取代率为15%和20%时,MPC混凝土的抗拉强度高于基准组;不同钢渣粉取代率的MPC混凝土的耐水性能均高于基准组,当钢渣粉取代率超过10%后,MPC混凝土的强度保持率均在0.9以上;钢渣粉的掺入可在一定程度上提高MPC混凝土抗氯盐及硫酸盐侵蚀性能,但较高的钢渣粉取代率会对MPC混凝土抗硫酸盐侵蚀能力产生不利影响。

在纤维总体积掺率不超过1%的情况下,采用钢纤维、塑钢纤维及聚丙烯纤维单掺、双掺和三掺配制得到高流动度纤维增强混凝土。通过稠度试验、基本力学性能试验以及耐久性试验,对比分析了纤维混杂方式和纤维混掺比例对基体混凝土工作性能、基本力学性能以及耐久性的影响。结果表明,钢纤维/塑钢纤维/聚丙烯三元混杂可有效改善基体混凝土的抗压强度和劈裂强度,最大分别提高了25%和32.61%;大流动度混杂纤维增强混凝土的抗渗等级可满足P8要求,具有良好的抗渗性能,最大渗水高度仅为29mm;大流动度混杂纤维增强混凝土的抗冻等级可满足F250要求,且前175次冻融循环质量损失率维持在1%~2%;基于工作性能、基本力学性能以及耐久性最优的混掺比例为0.4%SF、0.4%HF、0.11%PPF。

将粒度区间为45~80μm的较粗钢渣应用于各强度等级商品混凝土中,通过优化混凝土材料体系的颗粒级配来提升混凝土的各项性能。实验结果表明:45~80μm钢渣在商品混凝土中以较低掺量取代水泥和粉煤灰后,混凝土的工作性能、力学性能及耐久性能都有一定幅度的提升。强度等级对颗粒级配优化提升商品混凝土的性能有一定的影响,在高强度等级混凝土中,较低的水胶比和胶砂比使得颗粒级配优化作用得到更为充分的体现。

采用微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)修补液、环氧胶液和聚合物水泥三种不同修补材料对带裂缝(宽度为0.1mm、0.2mm)混凝土进行修补,测试修补后混凝土的力学性能和耐久性能,对比分析了不同材料的修补效果。结果表明,MICP修补液修补后可达到基准混凝土力学性能的70%,其修补效果比环氧胶液、聚合物水泥材料略差;耐久性方面MICP修补液与环氧胶液、聚合物水泥效果相当;同时综合环保性和经济性可知,MICP技术在实体桥梁混凝土裂缝修补中具有可行性。

为开发具备大流动性、高强度和高耐久性能的高整体容器黏接填充密封材料,并使其能满足在低中放射性废物处置过程中多种严酷环境下服役300年的要求,本文以硅酸盐水泥、硅灰为胶凝材料,磨细石英砂为惰性填充材料,通过颗粒最紧密堆积原理获取初步配方,并以硅微粉替代部分水泥后,研究硅微粉对密封材料流变性能、孔隙结构、力学性能、耐久性能以及氮气渗透系数的影响。结果表明:硅微粉提高了密封材料的流动度及流变性能,降低了28和56 d的孔隙率,提高了劈裂抗拉强度、抗收缩性能、抗化学侵蚀性能、抗渗性能以及抗冻性能,但对其抗压强度及静弹性模量作用不明显。加入10%(质量分数)硅微粉的密封材料各项性能均优于国家标准要求,可以满足在严酷环境下安全服役300年要求。