为了提高混凝土结构的耐高温性能,从混凝土自身的储热性能出发,制备了一种定形相变材料,并研究了该相变材料对混凝土导热性能和高温后力学强度的影响。结果显示:硫酸铝铵掺量越高,相变材料的相变焓越大,当其掺量超过70%时,差示扫描量热法(DSC)特征参数趋于稳定;定形相变材料具有较好的热稳定性,且高温下硫酸铝铵和SiO2并未发生化学反应;相变材料的加入能提高混凝土的储能密度,降低其导热系数,混凝土内部的温度随相变材料掺量的增多而逐渐降低;当相变材料掺量小于6.5%时,相变材料的加入能明显提高混凝土高温后的强度,而当相变材料掺量大于6.5%时,再提高其掺量对混凝土耐高温性能的改善作用有限。

以工程常见几类典型水洗劣质砂为研究对象,分别探讨了干涸河床水洗砂、骆马湖砂(含蒙脱土泥质)、页岩及片麻岩水洗机制砂对混凝土的工作性能及力学性能的影响。结果表明,含泥量最低的骆马湖砂对减水剂的需求量最高,混凝土拌合物的流动性损失最大;水洗河砂少量的含泥量对混凝土的泌水及力学性能影响较小;两类水洗机制砂所配制的混凝土泌水率明显高于河砂,且含气量较低;片麻岩机制砂混凝土的抗压强度最低,随着混凝土强度等级的提升其泌水现象有所减轻,但是抗压强度与河砂的差距愈加显著。

利用基于水玻璃形成的复合碱组分SN和少量硅酸盐水泥共同激发锰渣-矿渣体系,制备出碱激发胶凝材料,并对该胶凝材料的力学性能及水化过程进行了探讨。结果表明:水化3～7d内是该碱激发胶凝材料中锰渣与矿渣的适应性由劣向好转变的关键。水化初期(3d前),随着矿渣替代锰渣量增加,碱激发胶凝材料中生成水化产物的程度变慢,抗压强度降低;水化7d后,碱激发锰渣-矿渣胶凝材料中随着矿渣替代量的增加,石英(SiO2)被剥蚀解体量增多,体系的溶解-聚合程度逐渐提高,水化产物逐渐增多,化学结合水量逐渐增大,抗压强度逐渐提高。

将矿粉、粉煤灰、垃圾焚烧飞灰、垃圾焚烧底渣以单掺或1:1二元复掺替代部分水泥后,配制掺合料混凝土,测定其力学强度和拉压比,并利用平板法研究比较各掺合料混凝土的早期抗开裂性能。研究表明,粉煤灰具有适当降低混凝土的脆性和抑制早期开裂的性能,而矿粉的作用与其相反;飞灰对混凝土的早期开裂性能极为不利,在飞灰中复合部分粉煤灰或矿粉,可大大改善混凝土的早期抗裂性能;底渣混凝土因强度太低早期未出现明显的开裂,但在底渣中引入部分矿粉或粉煤灰后,混凝土的抗压强度能比单掺底渣混凝土明显提高,同时该底渣基复合掺合料混凝土的抗裂性能优异。

硫氧镁水泥是以轻烧镁、硫酸镁为原材料的新型无机胶凝材料,通过加入改性剂来提升其物理性能和耐水性,经正交试验优化改性剂的掺量配比,同时结合胶凝材料微观测试手段如XRD、SEM等分析了改性剂的作用机理。

采用碱浸泡及偶联剂协同处理废旧胶粉(WRP)及PVA纤维,研究了不同掺量、不同细度的废旧胶粉及PVA纤维的混凝土(WPMC)的单面吸水率和劈裂抗拉强度及干燥、饱水抗压强度,分析了相应软化系数及拉压比变化规律。结果表明,废旧胶粉及PVA纤维掺入能降低WPMC的单面吸水率,提升软化系数及拉压比。掺5%细废旧胶粉及0.5%PVA纤维的WPMC不仅成本低,且拥有最佳力学韧性与抗渗耐久综合性能,可应用在建筑地坪、城市园林、公路防撞护栏等领域。

煤矿井下抽采瓦斯不仅使瓦斯能源得到利用,同时也有助于消除煤炭开采过程中的瓦斯灾害风险。瓦斯抽采钻孔的密封性能直接影响抽采效果,因此本文通过对水泥基密封材料进行改性优化,提升瓦斯抽采率,降低瓦斯事故发生的概率。本文讨论了纳米二氧化硅(NS)、多壁碳纳米管(MWCNTs)和氧化石墨烯(GO)对钻孔密封材料孔隙率、微观结构和力学性能的影响。结果表明,三种纳米材料的协同作用促进了水合硅酸钙(C-S-H)、钙矾石(Aft)等水化产物的生成,优化了微观孔结构。然而当NS的含量从2 wt%增加到4 wt%时,力学性能的改善明显减弱。2wt%NS、0.1wt%MWCNTs、0.03 wt%GO为最佳配比,与纯水泥相比,力学性能提高24.7%,总孔隙率降低23.9%。研究结果表明纳米水泥基改性材料优化了密封材料孔隙结构及力学性能,对于提高瓦斯抽采具有重要意义。