为了探究海水海砂碱激发混凝土与FRP筋的粘结性能发展规律，推动新型绿色建筑材料的应用，本研究通过对碳纤维增强塑料(CFRP)筋/玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋与海水海砂碱激发混凝土(SSASC)试件进行中心拉拔试验，研究了FRP筋种类、直径、锚固长度及混凝土强度、养护龄期等因素对FRP筋-SSASC试件的粘结性能的影响。基于现有文献和实验所得数据统计分析，表明碱激发混凝土(ASC)与FRP筋的粘结性能明显优于普通硅酸盐混凝土(OPC)。同时使用多元线性方程将试验数据代入拟合出适用的粘结强度预测公式。结果表明：粘结强度随FRP筋直径和锚固长度的增大呈减小趋势，其中随直径的变化趋势不明显；ASC30混凝土大多为拔出破坏，ASC60混凝土大多为劈裂/筋断破坏，且强度较高的混凝土的粘结强度也较高；随养护龄期的增加其粘结强度有所上升；OPC与FRP筋的粘结强度小于ASC；所得粘结强度经验公式与实验数据具有良好的相关性。

地聚物是通过化学激发生成的具有低碳属性的新型胶凝材料, 具有部分取代水泥的巨大潜力。本文通过压汞试验表征了偏高岭土-矿渣地聚物净浆及砂浆的孔隙结构, 分析了液固比、砂体积分数等因素对孔结构特性的影响, 明确了孔结构特性与面分形维数的相关性。采用氯离子非稳态电迁移试验、非稳态自然扩散试验和水分扩散试验, 研究了偏高岭土-矿渣地聚物净浆与砂浆的抗渗透性能, 分析了液固比、砂体积分数及孔面分形维数与浆体介质传输性能的相关性。结果表明: 随着液固比增大, 地聚物净浆的孔隙率和最可几孔径均增大, 抗渗透性能降低; 地聚物砂浆的抗渗透性能优于水泥砂浆, 砂体积分数增加时, 地聚物砂浆的最可几孔径和介质传输系数均先减小后增大, 抗渗透性能先增强后减弱; 孔面分形维数能较好地表征地聚物浆体孔结构特性, 并与抗渗透性能相关性良好。

电石渣作为一种Ca(OH)2含量较高的工业副产品，可协同Na2CO3加速碱激发复合胶凝材料的水化过程。本文采用粉煤灰和矿粉作为复合胶凝材料的前驱体，探究不同电石渣(CCR)和Na2CO3质量比对复合胶凝材料的孔溶液pH值和力学性能影响。此外，通过水化热、X射线衍射、热重分析和扫描电子显微镜，探讨了CCR和Na2CO3协同激发作用对复合胶凝材料的水化过程和微观结构的影响。研究结果表明，随着CCR掺量的增加，复合胶凝材料的孔溶液pH值和力学性能均呈先增加后递减的趋势。当CCR和Na2CO3的掺量分别为6%和9%(质量分数)时，碱激发复合胶凝材料的3 d孔溶液pH值和28 d抗压强度分别达到最大值12.95和26.8 MPa。微观结构分析表明，在CCR和Na2CO3的协同激发作用下，碱激发复合材料能够生成更多的水化硅（铝）酸钙(C-(A)-S-H)凝胶，使得结构更加密实。

碱激发胶凝材料是一种新型低碳材料，其液相环境的碱度普遍高于水泥基材料，势必导致碱骨料反应引起的体积变形不同于水泥基材料。为探究碱激发胶凝材料的碱骨料反应行为与液相碱度的关系，选取花岗岩为代表性骨料制备碱激发偏高岭土-矿渣砂浆，研究在不同浓度NaOH溶液浸泡下的砂浆变形行为。结合微观分析表明，碱激发胶凝材料的体积收缩能很好地抑制碱骨料反应产生的膨胀，不同浸泡条件下碱激发偏高岭土-矿渣砂浆会呈现不同的变形行为。碱激发偏高岭土-矿渣砂浆的膨胀是由碱骨料反应生成产物以及原类沸石结构的水化硅铝酸钠凝胶向沸石结构转化所造成的。当碱激发胶凝材料的孔溶液氢氧根离子浓度大于0.209 mol/L时，碱骨料反应会发生。

聚羧酸减水剂(PCE)为改善碱激发矿渣(AAS)胶凝材料的分散性能和工作性能提供了新途径。本文综述了PCE的分子结构和溶解度对AAS浆体分散性能和工作性能的影响,以及PCE对AAS的作用机制。马来酸酐合成的烯丙基聚氧乙烯醚聚羧酸减水剂(APEG PCE)结合钙离子能力比丙烯酸合成的APEG PCE强,分散性能更具有优势; 甲基烯丙醇聚氧乙烯醚聚羧酸减水剂(HPEG PCE)酸醚比7,侧链长度7个环氧乙烷(EO)且具有更多的AAA(A=丙烯酸)和AAE(A=丙烯酸,E=甲基烯丙醇聚氧乙烯醚)的分子结构序列,对提高AAS浆体的流动度和工作性能有利; PCE 在AAS浆体中的溶解度和分散性能没有相关性。最后提出当前PCE在AAS胶凝材料中存在的问题和今后研究的方向,可推动建筑行业的绿色低碳化发展。

作为一种极具潜力的可持续建筑材料，碱激发混凝土(AAC)可能处于复杂应力状态，但是目前AAC三轴压缩性能的研究所考虑的约束率较低且忽略了试件强度影响。针对不同强度的AAC开展常规三轴压缩试验(约束率范围为0～1.4)，研究AAC在围压作用下的破坏模式、力学性能、本构模型和破坏准则。结果表明：随着围压增加，AAC的破坏模式由脆性转变为伪延性。AAC强度越高，三轴压缩强度提高地更显著，但变形能力较弱。现有硅酸盐水泥混凝土(PCC)的三轴压缩本构模型会极大高估AAC在峰值应力时的轴向应变。基于试验数据，提出了AAC的三轴压缩本构模型和破坏准则。

碱激发矿渣-赤泥胶凝材料(AASR)由于吸水速率较大, 水分和侵蚀性离子易进入AASR内部, 对其耐久性构成重大威胁。本文利用硬脂酸钠(NaSt)改善AASR的孔结构, 并在孔隙壁上引入憎水膜, 降低AASR的吸水速率。通过对AASR孔结构、接触角和微观形貌的分析, 揭示了NaSt对AASR吸水速率的改善机理。结果表明: NaSt在AASR内部引入了较多的封闭孔, 内部孔隙之间的连通性会被这些封闭气孔阻断, 从而阻断水分在AASR孔径中的传输; NaSt在毛细孔壁形成憎水膜, 增大了孔壁接触角, 降低了毛细管吸力; 掺入质量分数为0.5%的NaSt后, AASR的初始吸水速率的降低幅度高达83%, 但对力学性能影响较小。

采用钢渣矿渣复合粉替代硅酸盐水泥, 钢渣骨料替代天然骨料制备碱激发钢渣-矿渣透水混凝土(ASSPC), 研究不同因素下ASSPC抗压强度的变化规律, 结合XRD、TG、FESEM和SEM-EDS表征ASSPC硬化胶凝材料和界面过渡区(ITZ)的微观性能, 阐明胶凝材料对ASSPC力学性能发展的作用及影响机理。结果表明, ASSPC具备较高的早期抗压强度, 随矿渣-钢渣掺比提高, ASSPC的抗压强度先上升后下降。采用钢渣作为骨料制备透水混凝土, 可有效优化ITZ的微观性能, 改善ASSPC的力学性能。随着水胶比(0.24~0.32)提高, ASSPC的抗压强度先增大后减小。

胶凝材料的氯离子固化能力是影响海工混凝土结构服役寿命的关键影响因素。选用亚硝酸钙作为额外钙相, 偏高岭土或纳米氧化铝作为额外铝相, 探究了钙相和铝相对碱矿渣胶凝材料水化产物、氯离子固化能力和宏观性能的影响。结果表明: 亚硝酸钙和铝相的掺入有效促进了胶凝材料的化学反应和氯离子固化能力, 胶凝材料的固氯量相较对照组提高了11.5%~34.8%; 体系中的m(Ca)/m(Al)值对氯离子固化能力有重要影响, m(Ca)/m(Al)值的降低导致AFm相、C-(A)-S-H凝胶等产物生成量增加; 亚硝酸钙的掺量存在极值, 若掺量过高会对材料强度造成不利影响, 但纳米氧化铝的加入可在一定程度上弥补这一缺陷。

采用化学发泡方法, 以双氧水作为发泡剂, 水玻璃作为激发剂, 研究了激发剂初始温度、催化剂掺量、稳泡剂种类、孔结构对碱矿渣发泡混凝土基本力学性能的影响。结果表明, 通过调控激发剂初始温度和催化剂掺量可以使气体的产生速率和浆体的凝结硬化达到一个较好的平衡, 配合加入合适的稳泡剂能成功制备出密度约为250 kg/m3且内部结构良好的碱矿渣发泡混凝土。对比不同稳泡剂制备的同一密度等级下碱矿渣发泡混凝土的抗压强度, 发现植物蛋白作稳泡剂制备碱矿渣发泡混凝土的性能最好。