通过加热和颗粒整形对再生粗骨料进行了复合改性处理,对比分析了未改性和改性再生粗骨料的性能,研究了再生粗骨料的掺量对混凝土工作性和抗压强度的影响,优选出了最佳再生粗骨料类型和掺量,并在此基础上,研究了粉煤灰掺量对再生混凝土耐久性能的影响。结果表明:经过复合改性处理后,再生粗骨料的性能得到了强化。随着再生粗骨料掺量的增加,混凝土的坍落度、扩展度和抗压强度基本呈减小趋势;掺改性再生粗骨料混凝土(MRAC)的工作性和抗压强度整体上比掺未改性再生粗骨料混凝土(RAC)的好;综合考虑工作性和抗压强度,改性再生粗骨料的最佳掺量为30%;随着粉煤灰掺量的增加,MRAC的氯离子迁移系数和碳化深度均先减小后增大,推荐粉煤灰掺量为20%~30%。

采用钢渣石、钢渣砂分别等质量取代碎石、河砂制备了钢渣混凝土,研究了钢渣混凝土的抗碳化性能,并建立了不同保护层厚度钢渣混凝土的碳化寿命预测模型。结果表明:随着钢渣石、钢渣砂取代率的增加,试件的抗碳化性能先增强后减弱,且当钢渣石、钢渣砂取代率均为50%时,试件的抗碳化性能最好;建立的碳化寿命预测模型的精度较高,可为实际工程中钢渣混凝土结构的碳化寿命预测提供参考。

研究了凝胶型和颗粒型纳米SiO2的分散性和掺量对混凝土的抗压强度、抗碳化性能和抗氯离子渗透性能的影响。结果表明:同条件下,凝胶型比颗粒型纳米SiO2的分散性好;经过超声处理的比未超声处理的纳米SiO2的分散性要好,可以有效改善混凝土的后期抗压强度、抗碳化性能和抗氯离子渗透性能;在一定范围内,纳米SiO2的掺量越大,对混凝土的性能改善效果越明显。

将总功效系数法运用于评价大气环境下再生高性能混凝土(HPRC)抗碳化性能的指标体系。该方法以混凝土结构抗碳化性能和抗渗透性作为长期性能的主要设计指标,用碳化深度和氯离子渗透系数进行考核;短期性能用混凝土的工作性与强度评价,工作性以坍落度与扩展度为考核指标,强度则根据结构受力状态选择抗压强度或抗折强度为考核指标。将以上四个性能指标做归一化处理后融为一个整体指标,即总功效系数,作为HPRC基于抗碳化性能的设计指标。在此基础上,给出了配合比设计流程与实用设计表达式。

研究了水胶比、再生粗骨料取代率及超细掺合料(粉煤灰、矿粉)掺量对再生混凝土性能的影响。试验结果表明,水胶比W/C为0.35、再生粗骨料取代率在50%时,再生混凝土性能较好;而粉煤灰和矿粉双掺可以充分发挥"微骨料效应"和后期"火山灰效应",细化孔隙结构,提高密实度,改善再生混凝土界面过渡区的微观结构。

通过掺剑麻纤维、聚丙烯纤维自密实轻骨料混凝土的快速碳化试验,研究了不同纤维对自密实轻骨料混凝土碳化性能的影响。试验结果表明,随着碳化时间的增加,碳化深度逐渐增加;相同碳化时间内,掺聚丙烯纤维、剑麻纤维试块的抗碳化性能优于空白试样,抗碳化性最优的是掺聚丙烯纤维自密实轻骨料混凝土。

为研究废玻璃粉混凝土的抗碳化性能,将中位粒径为9.45μm、16.38μm和25.15μm的三种废玻璃粉分别等质量取代10%、20%和30%的水泥制成混凝土试块,在标准条件下养护3d、28d、56d后,测得各龄期下各试块的抗压强度以及加速碳化至3d、7d、14d、28d和56d的碳化值,并通过压汞法和扫描电镜(SEM)测得试块内部孔径分布和微观形貌。结果表明,标养3d时,中位径16.38μm的废玻璃粉更有利对大孔细化,混凝土早期密实度高,抗碳化能力更佳;标养56d后,中位径为9.45μm废玻璃粉掺量≤10%时,试块强度和碳化深度与基准组相当。

为提高水泥混凝土的耐久性,采用密封防水剂对混凝土进行养护和加固,从混凝土吸水率、抗压强度、抗碳化深度、耐磨耗性能和抗盐冻试验等方面进行对比试验。试验结果表明:刷涂密封防水剂后混凝土吸水率由2.32%降低至0.94%,混凝土试件的抗压强度有一定程度的增加;试件7d碳化深度降低51.8%;混凝土表层耐磨度降低46.8%;试件盐冻试验表面砂浆层剥落量降幅达60%。刷涂密封防水剂后,混凝土内部变得更致密,经密封防水剂养护后的混凝土体在沿海及盐腐蚀较为严重的地区,具有更好的抵抗盐腐蚀的性能。