研究了石膏掺量对高贝利特硫铝酸盐水泥抗压强度的影响，利用XRD和SEM进行了水泥的水化产物和微观结构分析。强度试验结果表明，石膏掺量存在一个最佳值，当石膏系数M值为0.74时，可以得到较高的水泥强度。XRD和SEM分析表明，高贝利特硫铝酸盐水泥的水化产物为AFt、AFm、C-S-H凝胶和铝胶等，未发现Ca(OH)₂。当石膏掺量不足时，生成的AFt
会发生转化；而当石膏掺量过大时，又会影响到水泥的水化，进而影响强度。适宜的石膏掺量能够促进C₄A₃S、β-C₂S的水化，生成更多的水化产物，形成较为致密
的结构，从而提高水泥强度。

以新型短切玄武岩纤维制备纤维水泥砂浆，借鉴水泥胶砂流动度的试验方法，研究玄
武岩纤维的长度和掺量等参数对水泥砂浆流动性的影响。试验结果表明:纤维掺量越大，其
比表面积（FSS）越大，纤维水泥砂浆的流动性越低；对于相同纤维掺量,虽然FSS相同，但1
8 mm（l_f）纤维水泥砂浆比12 mm（l_f）纤维水泥砂浆的流动性更大。根据实
验结果，进一步探讨了现行纤维间距理论中存在的一些问题。

为了测试自密实砂浆的工作性，提出了一种“沉球”试验方法，并通过试验优化了“
沉球”的质量与砂浆容器的大小。通过对比分析25.9 g钢球在不同自密实能力的新拌砂浆中
下沉的时程曲线发现：曲线的时长能反映砂浆的流动性，曲线的斜率变化能够反映砂浆的均
匀性，曲线的积分面积能够综合反映砂浆的自密实能力。

研究了胶凝材料与微珠的比例（胶集比）和乳胶粉掺量对空心矿物微珠保温砂
浆性能的影响。研究表明随着体系中胶集比的增加，空心矿物微珠保温砂浆干表观密度和导
热系数递增，材料保温效果递减，同时材料强度也随着递增。体系胶集比在0.5—1.0范围内
时，力学性能和保温性能同时很好的满足国家标准的要求。随着体系中乳胶粉掺量的增加，
料浆湿表观密度下降，对应的干表观密度和导热系数亦下降，而砂浆压剪粘结强度递增，材
料软化系数也递增，胶粉最佳掺量在2.0%—3.5％之间。文中简要分析了该材料性能优化的
机理。

为再生砂替代天然砂用于砂浆提供理论依据，系统研究了建筑垃圾再生砂不同种类
和掺量对砂浆性能的影响。结果表明，不同种类的再生砂对砂浆性能影响差别不大；随再生
砂掺量的增加，砂浆用水量、收缩增大，但保水性提高，并且对强度没有显著影响；废混凝
土再生砂浆的现场抹灰效果良好。

采用双层钢筋混凝土试件、电流密度2 mA/cm2、饱和氢氧化钙溶液为电介质溶液，研
究了脱盐处理过程中水灰比对电化学脱盐效果的影响，以及对混凝土中钢筋腐蚀状态的影响
。结果表明，随着脱盐时间延长，混凝土中的氯离子浓度逐渐降低；混凝土的水灰比越大，
脱盐的效果相对越好。脱盐处理后可使得混凝土中钢筋半电池电位逐渐正移，可使得已经处
于锈蚀活化状态的钢筋恢复到非锈蚀活化状态。

针对电沉积方法修复混凝土裂缝中混凝土参数对电沉积效果的影响程度进行了试验研究，选
用MgSO4电沉积溶液，测定了沉积过程中的试件质量增加率等参数，并采用灰色关
联分析方法研究了混凝土参数与电沉积效果之间的相关性，结果表明：电沉积效果与混凝土
参数有很大的相关性，水灰比对质量增加率及表面覆盖率的影响程度最大，而保护层厚度对
裂缝愈合率的影响程度最大。

研究早期养护制度对矿渣基无机矿物聚合物混凝土力学性能的影响。结果表明，在养
护早期，随着养护温度的升高和养护时间的延长，可以明显提高混凝土的早期抗压强度，但
随着养护龄期的进一步增长，混凝土的抗压强度呈现出下降的趋势，其28 d抗压强度接近于
常温养护水平。另外，适当地延长混凝土在常温下的静置时间，再进行高温养护，可以减弱
高温养护对混凝土后期强度的不利影响。

通过试验系统测试和分析了废聚苯乙烯轻骨料以12％、24％、36％、48％、60％、72
％等体积取代石渣粉时对混凝土静力受压弹性模量、泊松比、干燥收缩率性能的影响程度和
规律。试验结果表明，随着聚苯乙烯体积率增加，石渣粉混凝土静力弹性模量降低，泊松比
和干燥收缩率增大。聚苯乙烯轻骨料可以提高石渣粉混凝土适应变形的能力，聚苯乙烯体积
率在36％范围内，掺聚苯乙烯石渣粉混凝土的干燥收缩率不会明显提高，这对于通过减小聚
苯乙烯石渣粉混凝土砌块干燥收缩值来控制砌块墙体的开裂很有利。

通过化学成分、X射线衍射、红
外光谱、力学性能以及结合水测定等方法研究了粉煤灰蒸压制品的性能，分析了粉煤灰红外
光谱在1 100 cm-1附近强吸收区的Si—O伸缩振动频率与粉煤灰的蒸压活性及其强度
间的关系
。研究结果表明，不同粉煤灰该频率存在差异，且与蒸压条件下粉煤灰的蒸压活性存在明显
对应关系，即粉煤灰红外光谱中该Si—O伸缩振动频率越低，其蒸压活性越强，制品的强度
越高。

针对2种淤泥土样，通过室内试验研究了有机质含量对水泥土强度的影响规律。结
果表明：随有机质含量的增加，水泥土试块随龄期增长发生不同的形态变化，在加载过程中
发生从脆性破坏向塑性破坏的转变，无侧限抗压强度随有机质含量的增加而降低，并提出了
“有机质软化含量”的概念，对不同的土样其有机质的软化含量不同。

对灰色系统理论GM(1,1) 数学模型进行了研究，建立和验证了C40自密实混凝土干缩的预测
模型，并对C40自密实混凝土8 d至16 d的干缩率和变化趋势作了预测。结果表明
，GM(1,1)数学模型对短期干缩的预测效果较佳；对中长期干缩的预测，需要较多的训练样
本才能够较为准确。

研究在未掺防冻剂的情况下，养护温度对低温混凝土强度发展以及抗冻性的影响。在试验中
采用3种恒低温（-5 ℃、-10 ℃、-15 ℃）及自然变低温（5—-15 ℃）养护7 d后转为标
准养护的方式。研究结果表明：自然变低温密封养护条件下混凝土的抗压强度、动弹性模量
、抗冻性能要好于恒低温养护条件下的混凝土。对于冬季施工混凝土，通过改变养护温度，
可提高低温混凝土的抗压强度和抗冻性能，明显改善低温混凝土后期的耐久性。

研究用工业废渣磷渣为原料制备制免蒸压加气混凝土，研究中对发气剂掺量
、水玻璃模数、碱含量、水固比和碱溶液温度等因素对加气混凝土体积密度的影响进行了讨
论。体积密度在B05—B07级的磷渣加气混凝土，28 d抗压强度可以达到3—6 MPa，实验结果
表明：碱磷渣免蒸压加气混凝土的体积密度和强度都符合GB 11968—2006标准的要求。

针对再生骨料高吸水率的特点，优化再生混凝土配合比是该文主要目的，通过单因
素法研究了粉煤灰、再生骨料与天然砂在再生混凝土中的掺量以及水胶比对再生混凝土的工
作性和强度的影响，在此基础上确定了再生混凝土最优配合比。试验结果表明：适当降低水
胶比和掺加优质粉煤灰对提高再生混凝土品质是有效的技术途径。并建议再生粗细骨料分仓
存放、计量，要求坍落度损失小时，适当减少再生细骨料掺加比例。

针对大掺量粉煤灰混凝土早期抗渗性、抗碳化性、抗冻性相对不足等问题，通过在大掺量粉
煤灰混凝土中掺入引气剂，可以显著改善这些性能。通过试验研究，结果表明：
对于中低等级大掺量粉煤灰混凝土，引气后28 d的氯离子扩散系数显著减小，可以达到
很低的标准。掺加引气剂后，混凝土含气量在5%以下时，大掺量粉煤灰混凝土的28 d
碳化深度显著减小，都在10 mm以下。引气后，大掺量粉煤灰混凝土冻融后相对动弹性
模量提高20%—40%。在一定范围内，大掺量粉煤灰混凝土的抗渗性、抗碳化性、抗冻
性随着含气量的提高而增大。

运用正交试验设计方法，采用Ⅱ级粉煤灰，优选出高性能粉煤灰混凝土配合比（粉
煤灰25%，水胶比为0.31，抗渗等级W37，抗冻等级F300），应用于黑河龙首二级水电站混凝
土面板坝工程中。满足面板混凝土高耐久性的要求，并有效地控制了裂缝的产生。

结合乌鲁瓦提水利枢纽泄洪排砂洞衬砌冲蚀混凝土修复工程实际，运用高性能混凝土的理念
，优选原材料，复掺硅灰、矿渣微粉配制出高抗磨性的混凝土。按推荐的配合比制备的混凝
土，坍落度为83 mm和197 mm，相应抗压强度可达91 MPa和81 MPa。配合正确施工措施，
修复工程顺利完建并经受多年运行的考验。文中提及到的配制原则和规律在多个抗冲磨混凝
土工程中推广应用，都取得成功和印证。

混凝土的抗氯盐性能评价方法是评价氯盐环境下混凝土耐久性的重要手段。由于受到试件尺
寸的限制，常规的电量法和RCM法适宜用于最大骨料粒径不超过25 mm的混凝土。为解决最大
骨料粒径为40 mm和63 mm的混凝土抗氯盐性能的评价方法问题，采用不同水胶比、不同
骨料粒径的混凝土进行了对比试验研究。文中是上述研究的第一部分，研究了采用不同试件
尺寸时，最大骨料粒径为20 mm的混凝土抗氯盐性能。通过对试验结果的分析，确定了最大
骨料粒径为20 mm时不同尺寸试件的混凝土抗氯盐性能的评价指标。

为了建立物理意义明确、结果合理、精度较高的高性能混凝土（HPC）早龄期拉伸徐变的预
测方法和公式，贡献于高精度的应力解析、早期开裂预测和裂缝控制，本研究在深入分析已
有徐变模型的基础上，考虑硬化过程中HPC的物性发展特征，建立了硬化期间HPC拉伸徐变的
预测式；通过大量实验数据的拟合和优化获得了预测式中的诸项待定参数，最后通过验证实
验考察了该预测式的可靠性和精度。结果发现预测式计算值与验证实验获得的实测值吻合良
好，二者之间的误差小于10%。可以认为，该研究以基本力学性能、加载龄期、初始应力强
度比等为参数所建立的早龄期拉伸徐变预测式能较可靠地预测硬化过程中HPC的拉伸徐变。

以甲酸钙、硫酸铁及晶胚为主要组分，应用正交设计方法安排试验，配制了无碱早强
剂，其组成比例为4∶5∶3(甲酸钙∶晶胚∶硫酸铁)。对该早强剂早强效果进行了检验，受
检混凝土比基准混凝土的1 d、3 d、7 d及28 d强度提高分别为54%、47%、39%、31%。利用X
RD方法分析了掺加该早强剂的水泥水化产物组成，对水泥石中未水化的C₃S及C₂S与氢氧
化钙、钙矾石数量进行对比。在此基础上，结合早强剂中各组分作用，进一步分析了该早强
剂的早强作用机理。

对用普通骨料及经预湿处理的2种不同吸水率陶粒所制配的0.3水灰比混凝
土内部相对湿度变化进行了试验研究。在不同湿度养护环境下，测试沿单轴方向传湿的混凝
土试件内不同部位处相对湿度变化情况。结果表明：养护总时间一定时，湿养护时间越长，
混凝土内部湿度降低越缓慢；采用预湿陶粒所配制的混凝土内部各点的相对湿度均高于普通
骨料混凝土，并且陶粒含水率越高，混凝土内部相对湿度越高；在干燥环境中，混凝土内部
湿度与环境相对湿度的差值越大，距离干燥面5 cm以内混凝土试件的相对湿度降低速度越快
，距干燥面距离超过10 cm时，环境湿度的影响程度很小；陶粒混凝土内部相对湿度降低速
度低于同条件的普通混凝土。

铁尾矿砂的集料性质决定了铁尾矿砂混凝土易于泌水的特点，用包括硅质石粉在内的
矿物掺合料来控制水粉比，按最佳水粉比结合适当减少高效减水剂掺量对配合比进行优化，
可有效控制混凝土泌水，并能获得良好的工作性。回归分析结果表明，混凝土拌和物各时刻
的泌水率与静置时间的关系可用指数公式表征并分类为早快型、早慢型、晚快型和晚慢型。

研究了采用掺合料浆液包覆处理老混凝土表面对新老混凝土界面微观结构与性能的影响，结
果表明，与未经界面处理相比，采用质量浓度为20%的粉煤灰浆液处理的新老混凝土界面粘
结试样3 d和28 d界面剪切强度可提高45.1%和18.2%，经20%矿渣浆液界面处理试样各龄
期界面剪切强度分别提高达74.2%和69.2%。扫描电镜分析表明，未经界面处理试样老混凝土
表面孔隙和新老混凝土界面处存在CH富集现象，而经粉煤灰和矿渣掺合料浆液包覆处理后，
在老混凝土表面及孔隙中吸附的微细掺合料粒子，可吸收在新老混凝土界面区和老混凝土表
面孔隙中富集的CH，在老混凝土表面孔隙中和新老混凝土界面处形成对界面粘结强度有贡献
的水化产物，从而提高界面粘结强度。

通过对水泥、粉煤灰、膨胀珍珠岩、发泡剂、聚羧酸类减水剂、聚丙烯纤维等原
材料，在低水胶比条件下进行泡沫混凝土配合比设计，对掺有聚丙烯纤维的高性能大掺量粉
煤灰泡沫混凝土物理、力学、变形、热工等性能进行了较系统的试验，研究结果表明，试验
配制出的大掺量粉煤灰泡沫混凝土，具有轻质高强、干缩小以及保温性能良好等特点。

研究了不同的养护制度对大掺量矿物细粉活性粉末混凝土性能的影响，并通过
孔结构和扫描电镜实验对其微结构进行分析。研究结果表明：干热养护能促进矿物细粉火山
灰活性的发展；水泥用量少、水胶比较高、活性矿物细粉含量很高的RPC，经蒸养再干热养
护后，强度增长200%左右，孔隙率与孔隙特征得到明显改善。扫描电镜试验表明：大掺量矿
物细粉活性粉末混凝土经过蒸养及干热养护后，C-S-H的形貌发生了变化，凝胶体的结构蒸
养时密实，且分布均匀。能谱图表明：水泥用量为150 kg/m³的大掺量矿物细粉RPC，经过
干热养护后，C-S-H凝胶体的Ca/Si有一定的降低，从1.41降至1.20左右。

尾矿的开发与利用是解决大量尾矿资源堆弃占地、减轻环境负荷、消除溃坝隐患的重
要途径。在研究铁尾矿基本性质的基础上，利用铁尾矿砂完全取代天然砂，研究铁尾矿砂混
凝土的工作性与强度特点，利用矿物掺合料等手段对铁矿尾砂混凝土配合比进行优化。结果
表明，利用铁尾矿砂配制的混凝土能够满足工作性和强度方面的要求，用尾矿石和尾矿砂分
别作粗细集料可以配制C70以下的泵送混凝土。

使用丙烯酸、烯丙基聚乙二醇丙二醇嵌段聚醚及甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸丁酯等单体，在50
—70 ℃反应温度的水溶液体系下合成了一种聚羧酸塑化剂。通过正交试验确定了丙
烯酸与丙烯酸丁酯最佳摩尔比90∶10，烯丙基聚醚(环氧乙烷+环氧丙烷)聚合度为52+1，
聚醚（丙
烯酸＋丙烯酸丁酯）∶甲基丙烯磺酸钠∶过硫酸铵的摩尔比为1∶3∶0.06∶0.06。

采用无电极电阻率测量仪自动连续监测了分别掺加0、10%、30%、50%、70%粉煤灰的地
聚合物浆体凝结硬化全过程中的电阻率变化，分析了粉煤灰基地聚合物浆体随时间发展的物
理化学变化规律，探讨了偏高岭土和粉煤灰与碱激发剂之间的反应机理，并将地聚合化反应
过程分成：离子释出、离子重构、凝结硬化及稳定4个特征阶段。最后还提出了地聚合化反
应过程模型。

地聚合物作为一种新型的胶凝材料具有许多优于传统胶凝材料的性能。该文采用粉煤
灰、矿渣为原料，水玻璃为激发剂制备粉煤灰/矿渣基地聚合物，考察了矿渣掺量及水玻璃
模数对地聚合物抗压强度的影响，并采用XRD、 SEM手段对粉煤灰基地聚合物相组成及微观
结构进行表征。结果表明：对同一水玻璃模数，随矿渣掺量的增加，试样的抗压强度大多数
也增强，且随着龄期的延长，试样的抗压强度也不断增强。对于同一矿渣掺量，水玻璃模数
为1.3时的试样的抗压强度最高，养护14 d最高达到61.3 MPa；同时探讨了粉煤灰矿渣基地
聚合物的水化固化机理。

利用矿渣粉取代部分偏高岭土来配制地聚合物基体，以强度为指标寻求最佳地
聚合物配比；同时为优化养护制度，采用了标准养护、蒸汽养护、压蒸养护3种养护制度，
从中选出最有利于发挥胶凝材料活性的养护制度；实验结果表明，在矿渣粉掺量为50%，80
℃蒸养8 h时抗压和抗折强度达到最优，分别为75.2 MPa、10.1 MPa。之后，将粗集料加入
到这种
最优的矿渣地聚合物基体中制成混凝土，并对混凝土的抗氯离子渗透、抗冻融性能进行了
研究，发现其具有非常优异的耐久性。另外，利用红外、X衍射、扫描电镜和化学分析对地
聚合物的形成机理及结构本质进行了研究，发现矿渣基地聚合物在合成过程中SiO₄对应的
1 086 cm^-1红外振动峰向低波数偏移，6配位Al也转化为4配位，最终产物是由典型的
地聚合物和
低钙的C-S-H 2种凝胶体，这2种不同类型的产物同时形成使得矿渣基地聚合物变得致密
均匀，力学性能提高。

采用EDTA容量分析法，研究了煅烧制度（包括煅烧温度，升温速度与冷却速度，煅
烧时间）、高岭土细度以及激发剂的掺入对偏高岭土火山灰活性的影响。结果表明，偏高岭
土的活性，不但与煅烧温度有关，而且与升温速度、冷却速度都有十分紧密的关系。850 ℃
下急剧升温、快速冷却可以得到火山灰活性最高的偏高岭土。煅烧时间和细度对偏高岭土的
活性有一定的影响。细度增加，煅烧时间延长，得到的偏高岭土活性降低。激发剂的加入有
利于偏高岭土活性的提高。实验中，偏高岭土活化的最佳激发剂为窑灰，其掺入量以10%
为宜。

以具有碱活性的天然碎石和石英玻璃为活性骨料，分别浸泡在含与不含Al(NO₃)₃的模
拟孔溶液及含与不含Al(NO₃)₃的NaOH溶液中。用扫描电子显微镜观察了产物的形貌，用
能谱仪分析了产物的成分，并用X射线衍射仪测定了产物的矿物成分。结果显示，Al³⁺的存在，使碱硅酸反应的产物由凝胶向晶体转化，并有沸石类物质产生。

采用“步冷曲线法”测试了癸酸月桂酸二元体系的相变温度，证实了该体系
为具有最低共熔点的二元体系；当癸酸含量占二元体系的40%—60%时，混合物的相变温度为
20—25 ℃，相变潜热为93—102 J/g，可以作为调节建筑室内温度的相变储能材料使用。

应用材料破坏分析软件MFPA2D (Material Failure Process Analysis) 系统，
模拟了钢筋混凝土材料在4点弯曲状态下的破坏过程，重点研究了钢筋保护层厚度对钢筋混
凝土梁力学性能的影响。研究结果表明：一味地增加保护层的厚度会使梁的截面有效高度减
小，从而使构件的承载能力下降。所以要选择适当的保护层厚度，使构件能最好地发挥它的
性能。通过本研究发现，一般情况下钢筋保护层厚度在90 mm以内都是比较合理的，但在此
前提下仍需要根据相关标准及规范来确定。