为了研究再生砂超高性能混凝土(UHPC)的抗硫酸盐侵蚀性能,对掺再生砂和超细粉煤灰的超高性能混凝土进行了硫酸盐干湿循环侵蚀试验,测试了硫酸盐溶液侵蚀前后试件的抗压强度、相对动弹性模量、质量变化。通过离子滴定测定了不同侵蚀深度下硫酸根离子的分布,分析了再生砂和超细粉煤灰对硫酸根离子传输的影响。结果表明: 经过90次硫酸盐干湿循环后,UHPC的耐侵蚀系数随着超细粉煤灰掺量的增加呈先增大后减小的趋势; 超细粉煤灰掺量为20%(质量分数,下同)时,侵蚀全过程中UHPC的耐侵蚀系数、相对动弹性模量最大,硫酸根离子含量较低; 再生砂掺量为50%时,UHPC在干湿循环45次之前的相对动弹性模量最大,相同深度下的硫酸根离子含量最低; 复掺20%超细粉煤灰和50%再生砂的UHPC抗硫酸盐侵蚀性能最优。

针对石屑利用率低的问题, 制备了石屑湿喷混凝土, 研究了石屑取代量(石屑对机制砂的取代量)、砂率及粉煤灰掺量对湿喷混凝土工作性能、抗氯离子渗透性能、抗硫酸盐侵蚀性能及孔结构的影响。结果表明, 适当的石屑取代量可以改善混凝土力学性能和耐久性能, 但石屑的取代量越大混凝土的工作性能下降越明显。与机制砂喷射混凝土相比, 石屑湿喷混凝土具有良好的力学性能。在此基础上, 适当的砂率和粉煤灰掺入量可以进一步提高石屑湿喷混凝土的工作性能和耐久性能, 当喷射混凝土砂率为55%、粉煤灰掺量为20%(质量分数)时, 石屑湿喷混凝土的综合性能达到最佳, 对石屑应用于湿喷混凝土具有参考意义。

干湿交替和硫酸盐腐蚀引起的损伤严重影响导电混凝土服役时的长期稳定性。本研究以碳纤维、石墨作为导电相材料, 掺入粉煤灰和硅灰制备导电混凝土, 在干湿交替和硫酸盐腐蚀耦合作用下, 讨论粉煤灰、硅灰掺量对导电混凝土力学性能与电学性能的影响。综合导电混凝土的力学性能与电学性能衰变定义了服役性能劣化指标。结果表明: 掺入粉煤灰和硅灰后提升了导电混凝土在干湿交替和硫酸盐腐蚀下的耐久性和导电稳定性; 当粉煤灰和硅灰的总掺量一定时, 提高粉煤灰占比能够有效降低干湿交替和硫酸盐腐蚀造成的强度损失, 并提高导电混凝土的导电稳定性。

采用联合活化方法将粉煤灰微珠、粒化高炉矿渣、硅灰制备成高活性多元辅助胶凝材料，研究不同活化方式下，多元辅助胶凝材料对胶砂活性指数及水化产物的影响，探讨掺入多元辅助胶凝材料对混凝土抗压强度及抗硫酸盐侵蚀性能的影响，通过X射线衍射(XRD)、热重差热分析法(TG-DSC)和压汞法(MIP)对辅助胶凝材料水化产物及孔结构进行表征。结果表明：在静停6.0 h、90 ℃恒温4.5 h蒸汽养护（蒸养）后，联合活化后的多元辅助胶凝材料掺量为水泥质量的30%时，3 d、7 d和28 d胶砂活性指数分别为137.54%、140.06%和143.97%，浆体孔隙率为6.78%，胶砂流动度下降3.94%；当静停7.5 h、90 ℃恒温4.5 h蒸养后，与水泥组相比，混凝土1 d抗压强度提高了17.7%，且混凝土抗硫酸侵蚀系数提高5.8%；当静停6.0 h及90 ℃分别恒温4.5 h、7.0 h、12.5 h蒸养后，混凝土1 d抗压强度分别提高13.4%、16.2%和15.3%，7 d抗压强度分别提高16.3%、16.0%和15.2%。在联合活化作用下，辅助胶凝材料中高活性组分与水泥中Ca(OH)2发生二次反应，促进水化硅酸钙(C-S-H)凝胶生成，优化了蒸养混凝土性能。

由于环境侵蚀, 混凝土结构易开裂破坏, 掺入适宜的外加剂可减轻其损伤劣化。本文研究了不同氧化镁膨胀剂掺量对混凝土抗侵蚀性能的影响, 测试了混凝土经MgSO4浸泡后的质量损失、强度变化, 结合微观结构变化, 评价了掺氧化镁膨胀剂混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。结果表明: 硫酸盐长期浸泡环境下, 混凝土试件的质量和力学性能均先增加后降低, 掺入氧化镁膨胀剂以及降低硫酸盐溶液浓度都能降低硫酸盐的侵蚀速率; 氧化镁膨胀剂的掺入一方面能够细化混凝土内部孔结构, 降低硫酸盐的侵蚀损伤速率, 延缓试件损伤开裂形成微裂纹; 另一方面氧化镁膨胀剂填充了开裂后的微裂纹, 阻断或减小了硫酸盐继续传输通道, 从而抑制裂纹继续扩展。

目前混凝土化学腐蚀损伤程度的检测主要是扫描电镜、 能谱、 XRD衍射等方法, 这些方法对于在役的混凝土结构来说, 易造成破坏, 检测时间长, 连续性差。 提出了一种基于高光谱的混凝土腐蚀产物无损检测新方法。 高光谱检测具有非接触、 方便快捷、 连续无损的优点, 但是受腐蚀混凝土实测光谱的解混模型和分析方法是实际应用的难点。 该研究根据混凝土遭受硫酸钠侵蚀生成产物的特点, 将硫酸钠侵蚀后混凝土的光谱划分成两个组分光谱的线性混合, 一个组分是水泥的水化产物光谱反射率, 另一个组分是硫酸钠侵蚀下生成主要产物钙矾石和石膏的光谱反射率。 在光谱比值导数模型的基础上, 建立混凝土腐蚀产物的光谱解混模型。 以在清水和10%Na2SO4溶液中连续浸泡的混凝土试块为研究对象, 按照15 d的采集周期, 在30～120 d连续测量两组混凝土的反射光谱。 数据经过平滑、 包络线去除后, 利用混凝土腐蚀产物的光谱解混模型进行处理。 数据一次解混后, 分析解混后光谱曲线光谱特征和变化规律, 与钙矾石和石膏混合物的标准光谱曲线进行SFF匹配拟合分析。 并结合扫描电镜和X射线衍射方法检测此次试验中钙矾石和石膏腐蚀产物的生成情况。 利用混凝土比值后的光谱曲线除以石膏光谱曲线, 完成了实测光谱的二次解混处理, 分析了钙矾石的生成量在30～120 d腐蚀过程中变化趋势。 试验结果表明, （1）试验中清水和10%Na2SO4溶液中不同龄期的两组混凝土, 反射光谱特征随着腐蚀时间的增加区分度明显。 两组试块均在1 445和1 945 nm附近有较强吸收特征, 但吸收深度不同, 10%Na2SO4溶液混凝土光谱曲线的吸收深度、 吸收面积明显大于清水中的混凝土; （2）实测光谱曲线经过混凝土光谱解混模型一次处理后的曲线, 在1 450和1 945 nm左右处有明显的吸收深谷, 与石膏和钙矾石混合物标准光谱的光谱特征一致, 两者光谱曲线的SFF匹配拟合数值达到了0.96; （3）利用比值后的光谱除以石膏光谱后的曲线很好的突出了腐蚀产物钙矾石的光谱特征。 发现随着腐蚀龄期的增长, 钙矾石在30～120 d生成量的丰度呈现先降后升趋势。 （4）根据混凝土试块腐蚀状态下的高光谱数据分析、 扫描电镜和X射线衍射的检测结果, 验证了混凝土光谱解混模型在混凝土检测中能够正确解算出腐蚀产物的类型和丰度, 为混凝土高光谱无损检测提供了理论基础。