利用碱性电解水制备矿粉砂浆,研究了不同取代率矿粉对砂浆工作性和力学性能的影响,结合XRD分析,评价了利用碱性电解水激发矿粉的活性和改善矿粉砂浆性能的可行性。结果表明:碱性电解水矿粉砂浆的工作性和力学性能均优于自来水矿粉砂浆;当矿粉取代率为20%时,碱性电解水矿粉砂浆的28 d抗折强度和抗压强度较自来水矿粉砂浆分别提高了11.9%和23.5%;碱性电解水矿粉砂浆中存在多钙钾石膏和钾长石,且水化硅酸钙和铝酸钙矿物的衍射峰显著强于自来水矿粉砂浆。

采用pH值为9.5的低碱性电解水制备粉煤灰砂浆,通过对比不同粉煤灰掺量条件下,低碱性电解水粉煤灰砂浆(EM)和普通自来水粉煤灰砂浆(OM)的工作性及力学性能,研究了低碱性电解水对粉煤灰砂浆性能的影响。结果表明:EM的工作性优于OM;控制流动度在(210±5)mm时,各组粉煤灰掺量的EM单位用水量均小于OM;低碱性电解水能够提高粉煤灰砂浆的强度,还能激发粉煤灰的早期活性效应,从而提高粉煤灰砂浆的早期强度,EM的早期抗压强度发展速率较OM提高了11.7%。

为充分发挥无机修复材料在混凝土结构损伤中的应用,研究了骨料种类及粒径、减水剂掺量、胶砂比、胶粉掺量、聚丙烯(PP)纤维掺量、消泡剂掺量对自密实快速修复砂浆工作性及力学性能的影响。结果表明:石英砂砂浆比河砂砂浆有更高的抗压强度,但韧性较差;综合考虑性能及经济性,减水剂掺量为1.6%较为适宜;随着胶砂比降低,砂浆的力学性能下降;掺入2.5%胶粉的砂浆比空白组流动度提高了3.1%,抗折强度提高了8.5%,但过量的胶粉对砂浆性能产生消极影响;PP纤维对砂浆的工作性无明显影响,但随着其掺量增加,砂浆的抗压强度下降;消泡剂的掺入减小了砂浆的流动度,但掺量超过0.1%后几乎不再变化,而砂浆的力学性能随着其掺量的增加先上升后下降。

基于掺矿粉、粉煤灰的复合胶凝材料体系,研究了自制激发剂SHSA对掺合料-高贝利特硫铝酸盐水泥砂浆的工作性、力学性能的影响,并通过微观测试分析了激发剂的作用机理。结果表明:掺加SHSA后,试件的流动度降低,凝结时间缩短;当掺合料掺量相同时,随着SHSA掺量的增加,掺加矿粉试件的28 d抗压强度提高,掺加粉煤灰试件的28 d抗压强度先增加后降低;随着SHSA掺量的增加,C-S-H凝胶数量增加,钙矾石排列更加紧密,浆体密实度增加,未水化的粉煤灰颗粒出现溶解现象,SHSA激发了掺合料的活性。

设计了27个配合比,研究了不同种类及掺量的减水剂对再生细骨料砂浆基本工作流变性能与力学性能的影响。结果表明,当粉煤灰掺量为20%时,掺0.55%、0.65%、0.75%的聚羧酸减水剂再生砂浆的2 h稠度损失率和28 d抗压强度分别为20.18%、17.67%、14.89%和18.1 MPa、19.2 MPa、20.5 MPa,均优于同等掺量下的三聚氰胺减水剂和萘系减水剂。

分别采用物理强化、化学强化和物理-化学复合强化三种不同的强化方式对简单破碎再生粗骨料进行强化处理,并采用100%取代天然碎石制备再生粗骨料混凝土,研究了不同强化处理后的再生粗骨料对混凝土工作性能、力学性能、抗渗透性能和抗碳化性能的影响。结果表明,经过强化处理的再生粗骨料混凝土的各项性能均有不同程度的提高,其中经二次物理强化处理后的再生粗骨料混凝土的用水量较天然碎石混凝土仅增加了6kg/m3,其抗压强度也达到最高值,接近于天然碎石混凝土;经二次物理强化和化学浸渍复合强化处理后的再生混凝土氯离子扩散系数降低了13.6%;三种不同的强化方式处理后,再生混凝土的碳化深度和碳化速度均有所降低。

通过简单破碎制得Ⅱ类再生粗骨料(JP),并经过一次颗粒整形得到准Ⅰ类再生粗骨料(YK),再进行二次颗粒整形获得Ⅰ类再生粗骨料(EK)。研究再生粗骨料不同品质(JP、YK、EK)和不同取代率(φz=0、20%、40%、60%、80%、100%)取代天然骨料(TR)对再生混凝土的用水量和抗压强度的影响。结果表明,再生混凝土的用水量随着取代率的增大而增大;掺入不同品质的再生粗骨料对再生混凝土的抗压强度影响差别很大,当φz≥40%时,JP再生混凝土抗压强度降低幅度较大,YK再生混凝土抗压强度没有较大幅度的降低,而EK再生混凝土的抗压强度先小幅升高后降低,当φz=100%时,28d抗压强度仅降低1MPa。

为了解决环境污染与资源紧张的问题,利用建筑垃圾中的废弃混凝土制备再生粗骨料和再生细骨料,分别按照不同的取代率替代天然骨料以双掺的形式制备再生混凝土。研究结果表明,双掺再生骨料混凝土的工作性及力学性能要差于天然骨料混凝土;随着再生细骨料和再生粗骨料取代率的增大,其用水量显著增多,各个龄期的抗压强度逐渐降低,但这两种性能均呈现出较好的线性关系;当双掺再生骨料的取代率均达到100%时,相比天然骨料混凝土,其用水量增多22.1%,抗压强度降低19.2MPa,线性相关系数均在0.942以上;再生混凝土应用时,双掺再生骨料的取代率均不宜大于50%。

结合内掺法,研究了不同胶砂比(B/S)(1∶4、1∶5、1∶6)、不同稠度[(70±10) mm、(90±10) mm、(100～115)mm)情况下,粉煤灰(FA)与再生砖粉(RBP)(掺量20%、30%、40%)对改性再生砂浆(RBFM)28 d抗压强度的影响,探讨了RBP取代水泥的可行性。结果表明,相比FA体系,RBFM的28 d抗压强度均出现不同程度的下降,当B/S为1∶5,RBP掺量为30%,稠度为70 mm时,28 d抗压强度下降幅度最大,达到32.74%,但依然可达M5级砂浆要求,可满足大多数砌筑工程需要。

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。