通过混凝土强度试验,研究了水灰比、缓凝剂掺量、自然温度养护、防冻剂等因素对硫铝酸盐水泥混凝土凝结时间和强度特性的影响。结果表明,适宜掺量的硼酸缓凝剂可以延长硫铝酸盐水泥混凝土凝结时间,且不会降低混凝土早期强度;养护温度和水灰比对硫铝酸盐水泥混凝土强度发展有显著影响;低温或负温施工时通过添加适量防冻剂或采取简单保温措施,硫铝酸盐混凝土可获得良好的早强和负温工作性能,能够大大缩短西北高寒干旱区混凝土施工工期,并延长混凝土年施工期2～4个月。

为了研究再生无砂混凝土抗压强度与粒径大小、水灰比和目标孔隙率的关系,采用废弃混凝土破碎作为再生骨料制作成试验样品,在室内进行抗压强度试验。同时为了研究无砂混凝土抗压强度与粒径大小之间的非线性关系,采用三次多项式的方法进行拟合。结果表明:目标空隙率对试件抗压强度具有非线性关系的重要影响;随着粒径尺寸的增大,试件抗压强度先变大再变小;水灰比对试件抗压强度也会产生一定影响。对试验数据的三次多项式拟合比较分析中,当水灰比为0.4时,三种目标孔隙率下的拟合度最好。

通过对秸秆纤维进行碱浸渍预处理,并与普通硅酸盐水泥拌和制备轻质复合材料,研究了秸秆纤维长度、水灰比和秸秆纤维掺量对水泥基秸秆纤维复合材料性能的影响。结果表明,用4%浓度的NaOH溶液浸渍12 h预处理的2~5 mm秸秆纤维掺量5%、体系水灰比0.60时,水泥基秸秆复合材料干表观密度为1 320 kg/m^3,吸水率为8.7%,28 d抗压强度为3.1 Mpa。对秸秆的碱浸渍处理可以解决水泥凝结问题,在水泥基材料中掺入适量的预处理短秸秆纤维,可以制备出具有实用价值的轻质复合材料。

研究了水灰比对磷渣粉煤灰泡沫混凝土流动性、干密度、强度、干缩性能和吸水率的影响。结果表明,磷渣粉煤灰泡沫混凝土随着水灰比从0.35增加到0.55,泡沫混凝土的流动度增大,干密度先减小再增大,7d和28d的抗折、抗压强度先升高后降低,吸水率先降低后增大,收缩值先减小后增加。当水灰比为0.40时,泡沫混凝土的流动度、干密度、7d和28d的抗压强度、抗折强度、吸水率和收缩值等性能均达到最佳值。

为综合评价水灰比对橡胶砂浆性能的调控特性,以橡胶等体积替代40%砂,研究不同水灰比对橡胶砂浆力学和收缩性能的影响。研究表明,随着水灰比的减小,橡胶砂浆各龄期的抗压、抗折强度均呈现逐渐提高的趋势;橡胶砂浆的早期收缩特性较为显著,且随着水灰比的减小,橡胶砂浆的自收缩及干缩幅度均呈逐渐提升的趋势。

采用自然扩散法研究了混凝土在海洋环境中的氯离子扩散行为,探讨了水灰比、温度、干湿循环和温度循环对混凝土氯离子扩散性能的影响。试验模拟了干湿循环和昼夜温差循环作用对不同水灰比混凝土中氯离子传输的影响。结果表明,浪溅区混凝土要比水下区混凝土中氯离子扩散得更快,且温度循环对氯离子扩散有一定的影响,在实际工程中不能忽视昼夜温度循环对氯离子扩散系数的影响。

采用等离子体技术对多壁碳纳米管(MWCNT)进行表面改性(P-NWCNT),然后将改性后的碳纳米管掺入混凝土中,制成改性碳纳米管混凝土复合材料。并研究了固定水灰比的情况下,掺入改性碳纳米管(P-CNT)和未改性碳纳米管(CNT)对混凝土材料抗压强度和抗裂强度的影响。结果表明,当水灰比为0.4时,等离子体碳纳米管(P-CNT)的最佳掺量约为0.3%。

通过改变粉煤灰取代率及超掺系数,研究了粉煤灰对不同水灰比及再生混凝土粗骨料取代率透水再生混凝土力学性能的影响。结果表明,粉煤灰等量取代水泥的透水再生混凝土立方体抗压强度、抗折强度及折压比均低于基准透水再生混凝土;当粉煤灰超量取代水泥时,粉煤灰取代率低于20%时的立方体抗压强度、抗折强度及折压比均随超量系数增加而增大,但超量系数超过1.4后效果不明显;粉煤灰取代率为30%时,不同粉煤灰超量系数下力学性能均低于基准试验值;随着再生混凝土粗骨料取代率或水灰比的增大,立方体抗压强度、抗折强度及折压比均随之下降,相同水灰比或再生混凝土粗骨料取代率时,立方体抗压强度、抗折强度及折压比均随粉煤灰超量系数增大而增大,但超量系数超过1.4后效果同样不明显。

为研究不同防腐涂层对混凝土抗氯离子侵蚀性能的影响,分析了不同水灰比条件下混凝土的抗渗以及抗腐蚀性能;并在此基础上,采用环氧树脂、聚氨酯以及氯乙烯偏氯乙烯共聚乳液三种防腐涂料对混凝土试件进行单涂层和多涂层保护设计。结果表明:(1)混凝土试件的电通量大小与其水灰比呈指数衰减式增大关系;(2)在相同水灰比条件下,随着干湿循环次数的增加,氯离子在混凝土中的侵蚀渗透速率有增大的趋势;(3)涂料可以有效改善混凝土的渗透性和抗氯离子侵蚀能力,其中氯乙烯偏氯乙烯共聚乳液的改善效果最好,聚氨酯次之,环氧树脂最差;(4)多涂层涂刷保护能对混凝土抗渗性以及抗氯离子侵蚀性起到立竿见影的效果,但从性价比上看,采用双涂层保护的效果最佳。

为了分析瓦斯抽采钻孔封孔段注浆密封过程中封孔材料对钻孔密封性的影响,采集不同矿区水泥基封孔材料,在实验室测试其黏度、膨胀率、析水率、凝结时间及凝固后的强度参数指标,从前期封孔材料注浆到后期固结密封全过程分析各指标对钻孔密封的影响。结果表明:封孔材料前期注浆时浆液黏度是衡量其流动性的关键指标,浆液黏度上升越快,流动性降低越快,封堵钻孔围岩裂隙的难度越大;中期注浆完成后,不同材料表现出膨胀性和析水性,材料的膨胀特性可为钻孔围岩提供支护作用,提高钻孔封孔段异质结构的稳定性和完整性,材料的析水性会造成钻孔壁面与封孔材料分离,漏气通道增加,密封性降低;封孔材料后期凝固后的强度与煤体差异较大形成不稳定异质结构,在应力作用下,不稳定异质结构裂隙发育,密封性降低。