Abstract:

基于Dinger-Funk级配理论提出了机制骨料级配设计方法，通过修正Bolomey公式明确了适用于机制骨料混凝土的强度-水胶比关系；通过引入裹浆厚度概念建立了骨料与浆体之间的体积关系，并将机制砂中的石粉视作浆体组成，建立了机制骨料混凝土的配合比设计方法并进行了验证.结果表明：混凝土的工作性可以通过裹浆厚度来加以调控；混凝土的抗压强度和氯离子扩散系数与裹浆厚度无明显相关性，可以通过水胶比来加以调控；本文提出的配合比设计方法可以定量设计满足不同性能需求的机制骨料混凝土.

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通过对比3D打印混凝土（3DPC）和浇筑混凝土在不同测试方向上的强度和耐久性差异，探究了3DPC硬化性能各向异性特征及其对间隔时间的依赖性.结果表明：3DPC的硬化性能存在一定的各向异性，相较于平行于打印层方向，在垂直于打印层方向上的力学性能与抗渗性更高，其各向异性的产生与打印层间的弱黏结界面以及混凝土基体内孔隙和缺陷的分布有关；延长打印间隔时间，3DPC层间界面黏结性能明显变弱；3DPC不同打印层的耐久性存在差异，相较于下层混凝土，上层混凝土密实度较低，侵蚀性介质的扩散速率更快.

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采用焙烧还原法制备了亚硝酸根插层水滑石（NO₂-LDH），并研究了其对减水剂吸附分散及增强效果的影响.结果表明：NO₂-LDH的层间距和结晶度较原碳酸根型镁铝水滑石均略有降低；NO₂-LDH与减水剂之间存在阴离子交换，降低了减水剂的吸附分散效果，且减水剂分散效果的降低程度随着NO₂-LDH掺量的增加而增大；NO₂-LDH对掺减水剂砂浆抗折强度的影响不明显，对抗压强度略有提升；NO₂-LDH对萘系高效减水剂分散效果的影响大于对聚羧酸系减水剂的影响.

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采用硫铝酸盐水泥协同生活垃圾焚烧飞灰作为胶凝材料对渗滤液污泥进行固化，通过无侧限抗压强度试验、浸出毒性分析和微观测试，探索水泥与飞灰的复合固化效果和固化机理.结果表明：当水泥掺量不小于20%时，固化试样的28 d无侧限抗压强度满足填埋强度要求；飞灰是水泥固化渗滤液污泥的优良辅助固化剂，其对水泥固化试样无侧限抗压强度的增强效应存在最优掺量；10%的飞灰可替代10%的水泥而使固化试样达到更好的固化效果；复掺30%或40%水泥+15%飞灰的试样可同时满足填埋强度和浸出毒性的要求.

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研究了冻融循环作用下青砖的表观形貌、质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度及孔结构的变化规律，并结合分形理论建立了分形维数与抗压强度、孔隙率及抗冻性能的关系.结果表明：随着经历冻融循环次数的增加，青砖表面的小孔劣化为大孔，然后逐渐延伸形成裂缝，导致质量损失率不断增加，相对动弹性模量和抗压强度均呈下降趋势；经历冻融循环后青砖内部孔具有明显的分形特征，其分形维数在2.964 2~2.982 7之间；经历冻融循环后青砖的分形维数与抗压强度呈正相关，与孔隙率呈负相关，与抗冻性能具有高度的相关性；分形维数可用于评价青砖微观孔结构的变化，也可以反映经历冻融循环后孔结构对青砖宏观性能的影响；研究结果可以为寒冷地区古建筑青砖的保护及耐久性损伤研究提供理论依据.

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基于沥青混合料动态模量主曲线的数学特征分析，构建了一套针对再生沥青混合料黏弹性的评价体系，并提出了表征其黏弹行为的物性参数.通过对比拉伸和压缩方向上的黏弹差异性，研究了再生沥青混合料在这2个方向上的疲劳特性，并建立了其疲劳性能与黏弹物性参数的关系. 结果表明：相比新沥青混合料，再生沥青混合料在压缩模式下“弹而不够黏弹，但够有效黏弹”，在拉伸模式下“弹而不黏”.在相同加载方式下（无论是压缩还是拉伸），再生沥青混合料的黏弹物性参数中仅有效弹性比R_eve与疲劳寿命N_f的线性相关程度高；而当加载方式不相同时，再生沥青混合料的R_eve与N_f无法建立线性关系.

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以天然植物基杜仲胶（EUG）为原料，制备了硫化杜仲胶改性沥青（VEUGMA），并对其微观结构和热解过程进行了研究.结果表明：与基质沥青相比，VEUGMA具有更小的针入度、更高的软化点、更大的延度和黏度，以及较好的高温抗变形和低温抗裂能力；与基质沥青相比，VEUGMA蜂型结构数量更多且尺寸更小，均方根粗糙度更小，黏附力更大，热解温度更高，以及CO₂和CO释放量更小；在基质沥青中加入6%EUG和3.5%硫磺（以EUG质量计）取得的改性效果最佳.

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为研究海洋浪溅区环境下高强钢及焊缝连接的腐蚀形貌特征和时变效应，通过微观扫描测试Q690高强钢及焊缝连接表面粗糙度参数，得到表面峰最大高度（S_p）、表面谷最大深度（S_v）、表面轮廓偏斜度（S_sk）及表面轮廓峭度（S_ku）随腐蚀时间的演化规律，并进行回归分析与对比.结果表明：通过分析粗糙度参数随腐蚀时间的变化过程，以及对比Q690高强钢母材与焊缝连接扫描区域的差异性，能准确地判断其腐蚀程度及特征，从而为海洋环境下国产高强钢损伤评估提供新的途径.

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研究了原材料摩尔比（n（MgO）∶n（MgSO₄）∶n（H₂O））对改性硫氧镁（MMOS）水泥力学性能和变形行为的影响，并采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）及热重分析（TG）等测试技术对其机理进行分析.结果表明：MMOS水泥的抗压强度和抗折强度随着水硫比和氧硫比的提高均呈提升趋势.其中原材料摩尔比为10∶1∶12时，水泥力学性能最优.不同摩尔比MMOS水泥在56 d龄期内均呈膨胀变形，其中总变形随水硫比和氧硫比的提高呈减小趋势；自收缩变形随水硫比的提高而减小，随氧硫比的提高呈先增后减趋势.这主要是由于硬化后不同摩尔比MMOS水泥中的水化产物Mg（OH）₂和5·1·7相（5Mg（OH）₂·MgSO₄·7H₂O）含量各有不同.当Mg（OH）₂含量减少，而5·1·7相含量增加时，MMOS水泥的膨胀变形量降低，同时其抗折强度和抗压强度有所提升.

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为改善砂土的不良工程特性并可用于河道岸坡、地基与道路加固，本文提出了一种使用高聚物和纤维复合改良砂土的方法.通过无侧限抗压强度试验和数值模拟，分析了改良砂土的强度特性及变形破坏模式.结果表明：复合使用高聚物和纤维能够有效提高砂土的抗压强度，且改良砂土的抗压强度随着高聚物和纤维掺量的增加而提高；改良砂土的最大抗压强度为414.53 kPa，纤维和高娶物最佳建议掺量分别为0.6%和4.0%；纤维加入后，在砂土中形成了力链网络，因此增加了应力传递的路径，有效地延缓了砂土内部微裂纹的发育；高聚物加入后，形成的膜状物与纤维交织在一起，形成一种新的网状结构，这显著提升了砂土的抗变形能力.

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为掌握极端湿热环境下CFRP/钢界面性能的退化机理，用Sika-30胶黏剂制作了12个CFRP/钢双搭接试件，并在70 ℃的模拟海水中浸泡不同时间后进行拉伸剪切试验. 结果表明：CFRP/钢双搭接试件的破坏模式受浸泡时长的影响较小；CFRP/钢界面平均抗剪强度随浸泡时长呈先上升后下降趋势；浸泡90 d后，CFRP/钢界面平均抗剪强度较未浸泡试件下降了35.6%.

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以内蒙古隆盛庄古建筑青砖砌体为研究对象，通过数字图像相关（DIC）技术，研究古建筑青砖在冻融循环作用下的损伤破坏规律，采用双因子——损伤程度因子和损伤局部化因子来表征古建筑青砖的单轴压缩损伤过程，并根据双因子损伤演化曲线建立了不同冻融循环次数下的损伤演化模型.结果表明：古建筑青砖在单轴压缩下的破坏过程可分为初始损伤闭合阶段、线弹性损伤阶段、弹塑性损伤阶段和塑性损伤阶段4个阶段；随着冻融循环次数的增加，青砖表面应变集中程度增大，使其承载能力降低；冻融循环会缩短双因子曲线的线弹性阶段，同时利用双因子建立的损伤演化模型能有效反映冻融循环作用下古建筑青砖材料的损伤演化过程.

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通过水化热、电阻率、孔溶液pH值、抗压强度、抗折强度、软化系数和电通量测试，并结合XRD和SEM-EDS分析，研究了磷石膏矿渣水泥混凝土的水化过程以及耐水性能、抗氯离子渗透性能的变化规律.结果表明：随着磷建筑石膏(CPG)掺量的增大，水泥浆体的3 d水化热和电阻率逐渐增大，主要水化产物均为二水石膏和AFt. 当CPG掺量从40%增加到70%，28 d抗压与抗折强度分别降低了28.3%、30.0%，孔溶液的pH值基本保持不变，AFt含量从27.6%减小到8.0%，C-S-H凝胶的钙硅比从5.44减小到3.39.磷石膏矿渣水泥混凝土试件的软化系数均大于1，电通量均小于500C，表明具有优异的耐水性能和抗氯离子渗透性能.

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为研究自然环境中昼夜交替对沥青老化的影响，设计了间歇式紫外光老化试验．利用动态剪切流变仪（DSR）、弯曲梁流变仪（BBR）及原子力显微镜（AFM）对间歇式紫外光老化沥青流变性能进行探究．结果表明：相较持续式紫外光老化，间歇式紫外光老化对沥青流变性能 影响更显著，3种基质沥青经间歇式紫外光老化后高、低温流变性能劣化更严重，中温条件下沥青流动性更差，温度敏感性更低 ；同一深度下沥青蜂状结构数量和蜂状结构总面积更少，老化物质在沥青内部扩散 更充分，老化程度更大．

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采用电化学沉积方法（EDM）封堵钢筋混凝土裂缝，分别采用Cu、Zn和Fe阳极材料及CuSO4、ZnSO4和Fe2(SO4)3电解液，对比分析了电流密度、电解质溶液浓度和电沉积时间对裂缝表面闭合率、裂缝抗渗系数、离子在裂缝中的扩散深度、电极质量损失率等的影响，并通过XRD、SEM-EDS分析了电沉积产物组成及形貌，结果表明，愈合裂缝中的电沉积物结晶程度较高，形态各异；较低的电流密度和电解液浓度最有利于EDM的堵漏效果。

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混凝土的收缩开裂是长期困扰工程界的一大技术难题。采用外加剂来减少混凝土收缩，是提高混凝土结构抗裂性的方便且经济有效的途径。本文针对工程混凝土收缩开裂突出的现状，首先简要介绍了收缩开裂的成因；在此基础上，从不同阶段、不同类型收缩出发，综述了不同品种减缩抗裂外加剂的研究与应用进展，指出了当前应用过程中存在的技术难题及需进一步研究的方向，旨在为减缩抗裂外加剂的研究开发和应用提供参考。

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为探究碳化作用下带裂缝混凝土的钢筋腐蚀特征，通过控制裂缝参数，研究了碳化作用下带裂缝混凝土的碳化规律，明确了钢筋腐蚀面积率、失重率和电化学腐蚀参数特征.结果表明：养护早期带裂缝水泥硬化浆体的裂缝宽度相较于水灰比对钢筋腐蚀的影响更为显著，养护后期裂缝宽度对钢筋腐蚀的影响仍逐渐增加，裂缝宽度对钢筋腐蚀的影响占主导地位.碳化作用下带裂缝水泥硬化浆体的Nyquist图存在两个容抗弧，随着碳化龄期增加，低频区容抗弧逐渐收缩，钢筋表面双电层的传递电阻降低，钢筋开始脱钝.在一定的裂缝宽度范围内，水灰比较小时，可以抑制钢筋腐蚀.研究碳化对带裂缝混凝土中钢筋腐蚀的影响有助于完善钢筋混凝土无损检测技术.

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碱激发偏高岭土非晶相主要由N-A-S-H构成，碱激发矿渣非晶相主要由C-A-S-H构成.非晶相成分难以通过传统方法进行准确的表征，故较难搭建真实的分子模型.本文提出一种碱激发胶凝材料分子模型搭建方法，采用Rietveld精修和内标法定量XRD分析获得AAMs的晶相成分，与XRF结果对照分析非晶相化学成分，采用XRD分峰法得到AAMs非晶相的近程有序结构，利用Materials studio软件搭建N-A-S-H和C-A-S-H的结构，并通过分子动力学模拟径向分布函数和体积模量进行验证.结果表明：N-A-S-H凝胶的近程有序结构与方钠石接近； C-A-S-H凝胶的近程有序结构与水化钙铝黄长石接近.搭建模型通过径向分布函数与体积模量验证了准确性.

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对于沿海地区带裂缝损伤的在役钢筋混凝土结构,其在干湿交替作用下的氯离子扩散性能对于结构的耐久性设计和评估至关重要。为此,本文通过拉普拉斯变换方法,建立了干湿交替作用下裂缝非贯通的混凝土结构中氯离子对流扩散理论模型。随后,开展了带裂缝混凝土结构在干湿交替作用下的氯离子传输试验,分析了裂缝宽度和裂缝深度对氯离子分布规律的影响,并对不同裂缝特征下表面氯离子含量及对流区深度分布进行了统计。最后,对理论模型进行了验证。研究表明,表面氯离子含量与裂缝宽度呈线性关系,且随着裂缝深度增加,其线性斜率增大。在裂缝深度为40mm、60mm和80mm处,裂缝宽度与对流区深度的函数关系分别为二次函数、线性函数和对数函数。相比于现有的理论模型,本文理论模型精度提高了35%,验证了本文理论模型的正确性。

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为探究钢渣在不同细度下对钢渣-矿粉基地聚合物（SSG）流变性能影响，通过流动度、流变仪、水膜层厚度（water film thickness，WFT）试验研究不同细度钢渣流变性的变化规律，并基于流动度和WFT与流变参数的相关性，利用BP神经网络建立流变参数预测模型.结果表明，随着钢渣细度的提高，新拌地聚合物砂浆的流动性得到改善，并缩短其凝结时间和降低其WFT.钢渣细度的变化并未改变流体类型，流变特征符合Bingham模型，表观黏度随着剪切速率增大逐渐降低，屈服应力、塑性黏度、触变性随着钢渣细度增加持续降低，流变参数随着静置时间增加不断增大且增长率也呈逐渐增大趋势.同时，流动度与屈服应力成正相关，WFT与屈服应力、流动度存在着较好线性关系.建立的BP神经网络流变参数预测模型，预测结果吻合度良好、精度高.

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高吸水率是导致泡沫混凝土性能劣化的最主要原因，三维疏水化改性是解决该问题的有效手段。本文通过聚二甲基硅氧烷（PDMS）赋予泡沫混凝土三维疏水功能，并引入粉煤灰、矿渣粉等辅助性胶凝材料以降低疏水泡沫混凝土的成本。结果表明：PDMS，矿渣粉，粉煤灰掺量分别为水泥质量的1.5%，10%，35%时，泡沫混凝土的表面接触角达到132.8°，吸水率降低65.6%，28d抗压强度达到1.38MPa。原因在于PDMS赋予泡沫混凝土整体疏水性，且矿渣粉可提升浆体的触变性，进而提高泡沫的稳定性，改善力学性能。此外，粉煤灰及矿渣粉的引入，使得疏水化泡沫混凝土的成本较市售泡沫混凝土降低18.2%。

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利用水化量热仪、热重分析仪、X-射线衍射仪、ICP-OES、压汞仪及扫描电镜等测试手段，建立了水泥浆体水化过程和力学性能之间的关系，为硫酸铝和偏铝酸钠影响水泥浆体强度发展的机理提供新见解. 结果表明，在相同质量掺量下，硫酸铝和偏铝酸钠对水泥浆体水化过程的影响和促凝早强机理完全不同. 硫酸铝对水泥浆体硫酸盐平衡没有显著影响，但偏铝酸钠使水泥浆体成为欠硫体系，显著改变了体系的溶解沉淀平衡. 水泥砂浆抗压强度的发展同时受硅相反应程度和浆体微结构建立过程的影响. 砂浆早龄期强度不仅源自水泥水化的非晶相产物，AFt和AFm等晶相产物也对早期强度有所贡献。与AFm水化产物相比，早期生成的AFt更有利于水泥浆体建立良好的早期固体网络结构，从而促进浆体后期强度的发展.

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为实现工业固废的低碳资源化利用，以钢渣、矿渣和水泥为原料开展CO2矿化养护试验，研究了预处理时间和钢渣矿渣掺比对胶凝材料CO2矿化养护效果的影响及微观结构变化.结果表明：适当的预处理能提高试样的抗压强度和CO2矿化养护效果.60 ℃预处理12 h条件下，50%钢渣+10%矿渣试样CO2矿化养护后的抗压强度最高，40%钢渣+20%矿渣试样具有最高的固碳率.CO2矿化养护在试样中生成了大量CaCO3.矿化产物以方解石和少量文石为主，生成的CaCO3晶体使试样的孔隙结构致密从而提高了力学性能.

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为探究硅灰（Silica fume，SF)掺量及橡胶粒径对水泥砂浆蠕变性能的影响，采用设计的16组试件进行正交试验，分别对不同硅灰掺量、不同橡胶粒径水泥砂浆的无侧限抗压强度、蠕变特性及微观特征进行分析。结果表明：橡胶颗粒会减小砂浆的无侧限抗压强度，增大蠕变变形，在SF加入后砂浆的强度回升，蠕变变形减少。在蠕变试验中，橡胶砂浆与普通砂浆都经历了三级加载，且橡胶砂浆的蠕变历时更长，硅灰的加入使试件发生破坏的载荷等级明显提高。基于减速蠕变阶段和等速蠕变阶段的试验数据对Burgers模型的参数进行辨识，发现二者的吻合情况较好。微观结构与细观模型很好的显示了橡胶、硅灰对砂浆蠕变性能的协同作用机理。

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本文对抗压强度为83.4MPa的高强度SHCC（HS-SHCC）试件进行了四点弯曲疲劳试验，研究了HS-SHCC试件在不同疲劳应力水平（0.9、0.85、0.8、0.7）的裂缝扩展、跨中挠度及疲劳寿命.结果发现，应力水平对HS-SHCC试件的疲劳性能具有明显的影响，疲劳寿命随着应力水平的提高而不断减小；HS-SHCC试件在弯曲疲劳荷载下呈现出多裂纹开裂的特征，随着应力水平的降低，试件表面的裂缝数量则呈现出减少趋势.当应力水平为0.7-0.85时，HS-SHCC的跨中挠度呈现出明显的快速发展、线性发展、失稳发展三阶段，而当应力水平为0.9时，HS-SHCC试件的跨中挠度则表现出线性发展和失稳发展两阶段特性；与普通SHCC相同，HS-SHCC试件的S-N曲线呈现出双线性趋势.在获得的S-N曲线的基础上，基于三参数Weibull分布理论，提出失效概率为0.05时HS-SHCC材料的弯曲疲劳寿命预测模型，并与试验结果拟合较好，在此基础上预测了HS-SHCC材料的疲劳强度极限（对应200万次疲劳循环）对应的最大应力水平为0.64.

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为解决天然水硬性石灰性脆易裂和强度偏低的问题，本文以天然水硬性石灰(NHL5)和偏高岭土为复合胶凝材料，掺加聚乙烯醇(PVA)纤维、聚乙烯(PE)纤维或玄武岩(BF)纤维，制备了具有高延展性的天然水硬性石灰基材料，并试验研究其抗压、轴拉力学性能表现、裂缝控制能力和纤维增强增韧机理. 结果表明：PVA、PE纤维与石英砂或石灰石砂组合均可使水硬性石灰表现出优异的应变硬化和饱和多缝开裂特征，显著提高材料拉伸强度和延性；其中，PE纤维和石灰石砂组合使延性提高至5.6%，PVA和两种砂组合使延性提高至4%以上，两种纤维均可将裂缝宽度控制在100?m以下，材料在获取超高变形能力的同时具备良好的裂缝控制能力. 开发的高延性天然水硬性石灰基材料可为古建筑遗产修复和新型墙体抹面工程提供新的选择.

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在“碳达峰·碳中和”背景下，水泥行业需降低碳排放并规模化消纳CO2.低钙硅酸盐胶凝材料作为一种新型固碳胶凝材料，具有节能减排、碳化活性高、产物稳定等优势，可有效推动水泥行业低碳转型.本文系统归纳了不同体系低钙硅酸盐胶凝材料的配料烧成、矿物组成、碳化硬化性能等研究进展.最后展望了低钙硅酸盐胶凝材料的未来研究方向，以期为低钙硅酸盐胶凝材料的发展提供借鉴.

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本文针对防水砂浆开裂导致的寿命问题，创新性地研发了一种以磷酸镁水泥、海藻酸钠及聚乙二醇为核心材料，环氧树脂复合硫铝酸盐水泥为外壳的快速响应型自修复微胶囊。该自修复胶囊直径3-3.5mm，防水耐碱性能好，能与硅酸盐基体水化产生紧密界面过渡区，促进裂缝沿胶囊开裂。开裂破损后海藻酸钠的遇水迅速膨胀形成水凝胶网络结构，15分钟内膨胀面积可达200%以上，实现初步裂缝封堵；随后，磷酸镁水泥逐渐水化，于水凝胶中持续作用，加强裂缝封闭。实验表明，该胶囊能在3天内修复200μm以下裂缝，7天内修复宽度达450μm，且抗渗性能在7天内可恢复至76%，彰显出快速且高效的自修复能力。

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基于水热固化技术，以淤泥、电石渣、硼泥等固废为原料，制备固废基人工骨料，替代部分天然骨料运用于混凝土制备；分析人工骨料的水热固化微观机理及基本指标，探讨人工骨料对混凝土抗压强度和体积稳定性的影响机制.试验结果表明，人工骨料部分替代天然骨料并运用于混凝土具有可行性；人工骨料替代率25%、饱和度100%、w/c=0.55/0.40的人工骨料混凝土28d时的抗压强度分别达到32.0MPa/38.3MPa；人工骨料有利于改善混凝土的体积稳定性、促进水化进程，人工骨料替代率100%时的混凝土28d自收缩率降低了73.9%（w/c=0.40）.

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评价了不同粒径对再生砖细骨料(RFCB)表面活性的影响，研究了RFCB颗粒级配、替代率和初始饱水度对混凝土抗氯离子渗透性能和孔隙结构的影响。结果表明：在碱性环境下，RFCB的表面活性随着粒径的减小而逐渐增大；相比基准混凝土，掺入RFCB增加了混凝土的总孔隙体积和孔隙率，但是细化了其孔径分布，降低了其平均孔径和最可几孔径，减小了混凝土的氯离子扩散系数和电通量，分别降低了19%~59%和24%~54%；最后，基于灰色关联理论和多元非线性回归分析，确定了与抗氯离子渗透性能关联度最高的平均孔径、最可几孔径参数，建立了氯离子扩散系数、电通量与孔结构参数的数学模型。

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以工业废弃物赤泥、电石渣和脱硫石膏组成的赤泥复合固化剂对低液限粉土进行固化，探究了固化粉土的力学性能（劈裂强度、无侧限抗压强度）和耐久性（水稳定性和干湿循环）的变化规律，并通过SEM扫描电镜试验和XRD衍射试验分析赤泥复合固化剂的固化机理。研究发现赤泥复合固化土的劈裂强度和无侧限抗压强度会随着固化土养护时间和固化剂掺量的增加而提高，水稳系数可从69.5%提高到82.4%；12次干湿循环后，赤泥复合固化土的强度损失率达到35.14%。赤泥复合固化剂掺入粉土中会发生水化反应，生成具有胶凝作用的C-S-H和C-A-H，同时C-A-H会与CaSO4生成钙矾石晶体。C-S-H和C-A-H包裹和填充土颗粒，钙矾石晶体穿插着土颗粒，使其成为一个整体，有效提高赤泥复合固化土的性能。

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本文基于Fick扩散定律和系统Gibbs自由能最小化原理，构建了硫酸盐侵蚀混凝土反应-传输模型.通过MATLAB接口程序耦合COMSOL和GEMS，实现了该模型顺序非迭代法数值求解. 研究了温度影响下，考虑钙溶蚀的硫酸盐侵蚀混凝土的物相组成、孔隙率、离子和元素的时空分布规律. 结果表明，混凝土膨胀开裂引起的含S固相损失是导致S元素分布存在峰值的原因.由于膨胀性腐蚀产物的高温稳定性差，靠近侵蚀表面混凝土孔隙率随着温度的升高而降低. 此外，与23℃时由膨胀开裂引起的质量损失不同，高温条件下混凝土损失主要由于初始pH的降低导致水化产物的分解造成的.

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采用离心喷雾干燥工艺对聚羧酸减水剂进行粉体制备研究，得到的减水剂粉体含固量可达到99%（质量分数，下同）.通过红外光谱分析发现：聚羧酸减水剂分子结构中的羰基在干燥过程中发生了部分分解，但减水剂宏观性能仅受有限影响，粉体减水剂的性能与液态减水剂基本相当.通过单因素试验研究了干燥室进口风温、进料液温度、进料液含固量对喷雾干燥工艺及粉体性能的影响，确定了喷雾干燥工艺适宜的参数范围为干燥室进口风温180~220℃，进料液温度20~40℃，进料液含固量20%~60%.

Abstract:

旨在运用动态表征模型评价沥青的老化过程,并采用多指标评价方法对比不同沥青的优劣。对4种沥青进行不同时间的RTFOT老化试验,采用动态表征模型拟合,得到沥青针入度、延度、软化点和粘度的老化参数和老化方程；采用灰色关联决策评价方法,以沥青针入度、延度、软化点和粘度的老化参数L和r为评价指标,综合对比不同沥青的抗老化性能。研究结果表明：沥青针入度、软化点、延度和粘度与老化时间存在非线性关系,在开始时刻,老化速率大,后期随着时间的推移,老化速率趋于缓慢,最后达到平衡；沥青的老化过程可用动态模型表征,参数L和r能很好地表征沥青老化过程的老化度和老化速率,不同沥青的不同指标的老化参数排序不一致；采用灰色关联决策评价四种沥青的抗老化性能排序为：室内制备改性沥青优于90号A级基质沥青优于成品改性沥青优于70号A级基质沥青。

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采用早龄期混凝土变形与内部湿度测量装置,测量了水泥净浆、砂浆和混凝土的自由变形及内部湿度变化规律.结果显示:水泥净浆、砂浆和混凝土早期变形均具有先膨胀后收缩的特征,膨胀结束点之后的变形为有效变形;3种水泥基材料的早期收缩随龄期的发展遵循双阶段模式,即早期的快速发展期(阶段Ⅰ)和随后的缓慢发展期(阶段Ⅱ);在阶段Ⅰ,3种材料收缩差异不大,骨料对收缩变形的约束作用主要体现在阶段Ⅱ;最终混凝土收缩最小,砂浆次之,水泥净浆最大.从浇筑开始,材料内部湿度经历早期的水气饱和期(相对湿度RH=100%)和随后的湿度下降期,湿度下降的起始点基本与收缩发展阶段Ⅱ起始点相对应,表明阶段Ⅱ的收缩与内部湿度下降密切相关.收缩变形的双阶段模式及其与湿度发展的对应关系揭示了水泥基材料早期变形机制由化学减缩控制到湿度控制的转换过程

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采用旋转黏度计、流变仪研究了硅酸钠溶液模数、质量分数及温度对硅酸钠溶液及土聚新拌物流变性能的影响；探讨了硅酸钠溶液超声改性对土聚新拌物工作性能的改善效果.结果表明：常温(18~25℃)下，硅酸钠溶液黏度在其模数为2.2时出现最小值，但随着温度的升高，模数对溶液黏度的影响逐渐减弱.当硅酸钠溶液处于真溶液区域(模数<1.8)时，土聚新拌物黏度随硅酸钠溶液模数增大变化不大; 当硅酸钠溶液处于水玻璃SiO2聚合区域(模数>2.2)时，土聚新拌物黏度随硅酸钠溶液模数增大急剧增加.硅酸钠溶液质量分数越高，硅酸钠溶液和土聚新拌物的黏度均越大.在硅酸钠溶液温度为30℃时，土聚新拌物的黏度达到最低值.硅酸钠溶液超声改性可改善其黏度，增大土聚新拌物的扩展度，并提高土聚物的抗压强度.

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以城市垃圾焚烧飞灰（以下简称焚烧飞灰）为主要原料，在实验室电炉里成功烧成了硫铝酸盐水泥熟料.研究了硫铝酸盐水泥熟料的烧成过程、组成及其形貌特征，并分析掺加适量石膏的硫铝酸盐水泥水化及重金属浸出特性.结果表明：将焚烧飞灰作为主要原料可以煅烧出以C4A3S和C2S为主要矿物的硫铝酸盐水泥熟料，焚烧飞灰在生料中的掺量不宜超过30%（质量分数，下同）；烧成熟料表面疏松多孔，显现多层且无规则、细小的晶体；制备硫铝酸盐水泥时，掺入5%~10%的无水石膏均能使所配制的产品具有优异的物理性能；硬化硫铝酸盐水泥浆体孔隙率和中值孔径随着水化龄期的延长而不断降低；硫铝酸盐水泥对重金属离子固化效果较好，水化各龄期Zn，Cu，Cd，Ni，Cr，Pb这6种重金属离子的浸出浓度均远低于标准规定的浓度限值.

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用偶联剂KH550与纳米SiO₂协同改性玄武岩纤维（BF），研究了BF表面改性对玄武岩纤维混凝土（BFRC）力学性能的影响.结果表明：经KH550与纳米SiO₂改性后，BF表面出现了C—H键，且Si—O—Si键对应的振动峰变强；当纳米SiO₂用量为BF质量的3%时，BF形貌变化最为明显，此时改性BFRC的力学强度及抗裂性能均高于普通BFRC；在KH550的桥联作用下，纳米SiO₂可有效增强纤维与混凝土基体的黏结强度，进而提高BFRC的力学强度和抗裂性能.

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应用复合材料细观力学理论及三维微观水化模型，建立了描述硬化水泥浆体弹性力学性质的多相细观力学模型；将水泥浆体中的水化产物、未水化水泥颗粒和水(孔洞)分别视为基体、夹杂及等效介质，计算了水泥浆体在不同水灰比情况下的弹性力学性质随水化程度的演化.该模型所需要的参数为水泥浆体各相矿物组成含量及自身的弹性力学性质.通过与试验结果比较，证明了该模型可以用于预测水泥浆体的弹性力学性质.

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考虑贝壳含量、龄期等因素，对不同加载应变率下的海水海砂再生混凝土（SSRAC）试件开展了单轴受压应力-应变曲线试验.结果表明：600 d时，与普通混凝土（NAC）相比，SSRAC峰值应力和峰值应变分别提高了10.4%、23.2%，弹性模量降低了29.1%；当掺入贝壳颗粒后，SSRAC应变率敏感性增加；结合试验以及文献数据，基于GB50010模型，考虑不同应变率下特征参数的动态增大系数，提出了适用于中低应变率（10^-5~10^-1 s^-1）下SSRAC受压动力本构模型，并对其曲线特征进行了机理解释.

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改变高岭土中氧化硅、氧化铝和氧化钙的含量，制备了改性矿物吸附剂，分析其在900~1 450 ℃质量、形态及物相的转化规律.结果表明：900 ℃时矿物吸附剂以无定形硅铝酸盐为主；1 200 ℃时无定形硅铝酸盐向莫来石和方石英转变，增加氧化硅含量会抑制其转变，增加氧化铝含量会使其分解出刚玉相，氧化钙则与活性硅铝反应生成钙长石；超过1 200 ℃时，适当增加氧化硅含量可减轻矿物吸附剂的熔融烧结，降低其重金属Pb的挥发率，而增加氧化铝、氧化钙含量分别可消除、加剧矿物吸附剂的熔融烧结，对重金属Pb的挥发率影响不大.

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基于改进的竖向膨胀率（ε_v）测试方法，获得了高强风电灌浆料0~24 h、1~7 d的ε_v发展全曲线；并研究了掺合料比例及组合膨胀剂比例对灌浆料ε_v、流动度、力学强度的影响.结果表明：灌浆料0~24 h竖向膨胀率曲线呈“四阶段”特征；在0%~20%掺量范围内提高硅灰掺量，灌浆料流动度下降，0~24 h内ε_v曲线峰值先增大后减小；塑性膨胀剂（PEA）对24 h内ε_v发展起主导作用，复掺氧化钙-硫铝酸钙双源膨胀剂（HP-CSA）后，ε_v峰值减小，24 h ε_v下降、3 h ε_v增大，有利于控制24 h与3 h的ε_v差值；在1~7 d内，0.03%掺量的PEA即可促进HP-CSA膨胀效能的发挥，6%以上掺量的HP-CSA可较好补偿竖向自收缩变形而获得净膨胀灌浆料；PEA与HP-CSA组合，可发挥时间上接力、效果上协同的膨胀调控作用，可分阶段、按需设计，从而实现对灌浆料7 d内竖向膨胀率的精细调控；随组合膨胀剂掺量增加，灌浆料初始和30 min流动度无明显变化，28 d抗压强度先增大后减小；在本文研究范围内，0.06%PEA+6%HP-CSA是最优掺量组合.

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提出了一种以黄土为原材料，粉煤灰漂珠（简称漂珠）为成孔模板的陶粒制备新工艺.研究了漂珠粒径和掺量对多孔陶粒结构和性能的影响.结果表明：在陶粒生料制备阶段，通过调整漂珠的粒径和掺量即可达到对陶粒中孔隙结构进行构筑和调控的目的；本工艺制备的烧结黄土陶粒实现了低密度、高强度及低吸水率三者兼顾，各项性能指标远优于GB/T 17431.1—2010《轻集料及其试验方法 第1部分： 轻集料》中的相关规定.

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为了构筑低吸湿泡沫混凝土并再生利用热解污泥，以表观密度、导热系数和28 d抗压强度为指标，采用正交设计试验确定了热解污泥粉、甲基硅醇钠和纳米二氧化硅的合理掺量，进而研究了最优组合泡沫混凝土的物理性能. 结果表明：以表观密度和导热系数为衡量指标时，热解污泥粉、甲基硅醇钠和纳米二氧化硅的合理掺量分别为30%、1.5%、3.0%，而以28 d抗压强度为衡量指标时，三者的合理掺量分别为10%、0.5%、3.0%；1.5%的甲基硅醇钠使得泡沫混凝土的吸湿性降低了90.6%~95.5%；最优组合泡沫混凝土的导热系数、表观密度和强度满足FC5自保温泡沫混凝土的基本要求.

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采用MgO碳化技术对疏浚底泥进行固化处理，通过强度试验和微观特性试验，系统分析了活性MgO碳化固化底泥的主要影响因素及微观机理.结果表明：增加活性MgO掺量能生成较多的水化产物和碳化产物，使得底泥强度明显增大；土体含水率与压实度能够影响CO₂在土体内部的运移，二者增大导致CO₂吸附量减少，从而影响底泥的碳化固化效果；长时间的碳化作用导致部分碳化产物发生变质反应，底泥强度随碳化时间的延长呈先增后减趋势；水化产物和碳化产物对土颗粒的包裹、胶结和孔隙填充是活性MgO碳化固化底泥的主要作用机理.

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普通硅酸盐水泥（OPC）是一种广泛使用的胶凝材料，但其生产会伴随大量的碳排放.为了减少碳排放，一种有效的方法就是利用固体废弃物制备新型低碳超硫水泥（SPCS）来代替OPC.废弃阴极射线管（CRT）玻璃作为固废，可用于制备SPCS， 但其含有多种危险重金属.因此，本研究将CRT玻璃粉作为胶凝材料，CRT玻璃砂作为骨料，应用到SPCS与OPC中，并对比了2种胶凝体系对重金属的固化效果以及长期性能.结果表明，相比于OPC体系，SPCS体系具有更优异的重金属固化效果，同时也能更显著地抑制碱骨料反应.

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评价了再生砖细骨料（RFCB）的几何形状和表面形态，研究了RFCB颗粒级配和初始饱水度对混凝土流变行为与力学性能的影响.结果表明：相比天然河砂，RFCB几何形状不规则且形状参数较低，表面形态呈凹陷凸起状且粗糙度较大；RFCB复杂的物理特性导致新拌混凝土的屈服应力与塑性黏度增大，劈裂抗拉强度有所提高且对抗压强度无较大不利影响；适当降低RFCB的最小粒径和初始饱水度，虽会使混凝土的流变性能变差，但有助于在混凝土中形成以再生砖细骨料为软核、界面为硬壳的结构，从而提高了混凝土的力学性能.

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为探索适用于隧道衬砌背后小尺寸空洞的高性能注浆材料，制备了11组聚氨酯注浆材料，研究了其力学性能，提出了改进本构方程，并采用灰色关联进行综合评价.结果表明：1.16%~1.94%催化剂、3.80%~5.60%扩链剂可有效提高聚氨酯的力学性能；高相对分子质量多元醇的引入降低了聚氨酯的压缩强度和拉伸强度，却显著改善了其黏结强度；基于唯象模型提出的本构模型可准确表征聚氨酯的压缩变形；基于灰色关联得到聚氨酯的最佳配合比为异氰酸酯、相对分子质量为8 000的多元醇及500的多元醇质量比25∶2∶23，催化剂掺量1.16%，扩链剂掺量1.94%，此配合比下聚氨酯综合性能最佳.

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采用偏高岭土（MK）对NaOH预处理橡胶混凝土进行改性并对其进行力学性能试验，同时结合扫描电镜（SEM）、压汞仪（MIP）和热重分析仪（TG-DTG），探究了MK对橡胶混凝土孔隙结构特征和水化产物含量的影响.结果表明：掺加MK能够提高改性橡胶混凝土水化产物的生成量，改善骨料与胶凝材料界面过渡区的质量，细化橡胶混凝土的孔隙结构，减少其内部孔隙率，进而提高橡胶混凝土的力学性能；改性橡胶混凝土的力学性能随着MK掺量的增加先上升后下降，当MK掺量为15%时，改性橡胶混凝土力学性能的提升最为显著.

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为解决TiO₂喷涂于水泥基材料表面时与水泥基材料表面结合不紧密等问题，通过改变尿素的掺加顺序、掺量以及反应温度，设计并合成了不同的SiO₂@N-TiO₂光催化样品，并且研究了其对目标污染物（氮氧化物（NO_x）和罗丹明B（RhB））的降解效果.结果表明：在55 ℃掺加尿素后的SiO₂@N-TiO₂光催化样品对NO_x的降解效率可达68%，较未掺尿素的SiO₂@TiO₂光催化样品提高了278%；对RhB的降解率可达38%，较SiO₂@TiO₂有小幅提升；SiO₂@N-TiO₂光催化剂喷涂到水泥基材料表面之后，对NO_x的降解率降低较少，证明其与水泥基材料表面具有良好的耦合能力.

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采用扫描电镜和能量散射能谱分析仪分析了混凝土中砂岩、大理岩、正长岩和玄武岩4种骨料与水泥浆体界面结构特征，并对这4种骨料混凝土的极限拉伸性能进行了研究.结果表明：不同骨料饱和面干吸水率不同，影响了骨料水泥浆体界面过渡区水化产物的化学组成，进而影响了界面结构特征.砂岩、大理岩骨料与水泥浆体界面过渡区存在氢氧化钙的富集；正长岩、玄武岩骨料与水泥浆体界面过渡区则较少见到氢氧化钙的富集.4种骨料与水泥浆体界面过渡区宽度大小顺序为：大理岩＞砂岩＞正长岩＞玄武岩.不同骨料混凝土的轴心抗拉应力应变行为受骨料水泥浆体界面结构特征的影响.

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采用X射线荧光分析、X射线衍射、Fourier红外光谱、29Si固体核磁共振谱结合去卷积技术研究了脱钙对水泥（ASTMⅠ型）浆体中C S H凝胶结构的影响.结果表明：对于水化3,28d的水泥浆体，其脱钙过程均为2个阶段，即：当水泥浆体的钙硅比(摩尔比)由2.78左右降至2.00左右时，几乎全部游离的CH被脱去，C S H凝胶部分脱钙，浆体的脱钙主要在这个阶段完成，C S H平均链长分别由2.4，2.9增加至4.4，5.8，且I(Q2)/I(Q1)增加；当水泥浆体的钙硅比降至1.83左右时，C S H凝胶脱钙，并产生了更显著的聚合，C S H平均链长进一步分别增加至6.2，9.9，且I(Q2)/I(Q1)继续增加；Alite和Belite在整个脱钙过程中的变化并不明显.脱钙过程中C S H二聚体向更高聚合态转变，但是Al掺杂会影响C S H结构的稳定性.从分子尺度理解，脱钙如能使桥硅氧四面体结构稳定，对于C S H结构的优化是有利的