以江苏宜兴产煤矸石为研究对象,对其基本物性进行分析可知,煤矸石的矿物组分以高岭石和石英为主。将煤矸石于不同煅烧温度和不同保温时间下进行活化,利用X射线衍射分析(XRD)和力学强度试验对其活化过程进行研究。结果显示,随着煅烧温度和保温时间的增加,高岭石的分解趋于完全,活化煤矸石水泥强度增加;但煅烧温度过高、保温时间过长,无定形矿物会向稳定状态转变,活性降低。煅烧温度为750℃、保温4h时煅烧煤矸石的活化性能较好。

研究了不同掺量锂渣的水泥浆体强度、自收缩和干燥收缩,并采用压汞法和扫描电镜分析了水泥浆体的微观结构。结果表明锂渣的掺入明显降低了水泥浆体的早期抗压强度、自收缩和干燥收缩,但后期抗压强度下降幅度降低,当锂渣掺量不超过15%时,锂渣可以提高水泥浆体的后期抗压强度。掺15%锂渣的水泥浆体120 d的孔隙率小于纯水泥浆体,且锂渣颗粒表面有大量水化产物生成。同时,锂渣的掺入明显降低水泥浆体10～50 nm的孔隙率,从而降低了水泥浆体的自收缩和干燥收缩。

借助Ca(OH)2剩余量和化学结合水量的测定方法,对热活化煤矸石复合水泥体系的水化反应程度进行了分析,并采用差热分析法(Differential Thermal Analysis,DTA)对体系水化过程的热特性进行了追踪研究。结果表明:热活化煤矸石水泥体系中,以煅烧温度为750℃、保温时间为4h的煤矸石-水泥体系的水化反应程度较高,Ca(OH)2剩余量较少,化学结合水量较多。

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。

以广东宏基集团管桩生产配合比为基本参照,分别掺入萘系、聚羧酸、氨基磺酸盐和磺化丙酮,通过测定混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和对混凝土耐久性的研究,分析了四种不同减水剂对PHC桩混凝土拉压比的影响。结果表明:随着减水剂掺量的增加,混凝土的抗压强度增大;随着出釜后放置时间的延长,劈裂抗拉强度增大,拉压比增大;不同减水剂作用下,掺磺化丙酮的抗压强度最高而掺聚羧酸的最低,掺聚羧酸的拉压比最大而掺磺化丙酮的最小。因此,掺聚羧酸的PHC桩混凝土脆性最小,抗裂耐打性最好;掺磺化丙酮的PHC桩混凝土脆性最大,抗裂耐打性最差。