以珍珠岩尾矿、粒化高炉矿渣微粉、水玻璃为原材料研制无熟料免烧陶粒。以水玻璃作为激发剂，探究其模数和掺量对矿渣微粉强度的影响，研究矿渣微粉与珍珠岩尾矿粉复合对陶粒筒压强度和堆积密度的影响。结果表明：当矿渣微粉、水玻璃质量比为90∶10，水玻璃最佳模数为1.06，矿渣微粉、珍珠岩尾矿质量比为90∶10时，可以使陶粒标养28 d达到筒压强度为7.50 MPa，密度等级为900 kg/m3，孔隙率为31.84%，软化系数为0.92，含泥量为2.25%，煮沸质量损失为2.84%;对陶粒表面进行防水处理后，吸水率由11.68%降到4.88%。采用陶粒配制LC30轻集料混凝土进行道路窨井周围道路基层应用，其28 d抗压强度为35.5 MPa，密度等级为1 700 kg/m3，压缩系数为0.001，应用效果良好，防止了城市道路窨井沉陷。

以粉煤灰为原料，辅掺硅灰制备了碱激发免烧陶粒。采用筒压强度试验、吸水率试验、含泥量试验、磨破率试验、耐腐蚀试验、X射线衍射仪和扫描电子显微镜试验，系统地研究了硅灰掺量对陶粒性能的影响。结果表明，3 d、7 d、14 d龄期时，随着硅灰掺量增加，粉煤灰陶粒的筒压强度呈逐渐增加趋势，磨破率与吸水率呈逐渐下降趋势，耐腐蚀性能也得到提高。当硅灰掺量为15%和20%(质量分数)时，龄期为14 d时，陶粒的筒压强度分别达到19.43 MPa和20.37 MPa。由微观分析知，适量的硅灰掺量可以提高粉煤灰的水化程度，增加陶粒结构密实性，但当掺量达到15%~20%时，水化程度有所减弱。

制备一种低成本、环保型焚烧垃圾渣超高性能混凝土(UHPC)。根据修正后的Andreasen and Andersen模型进行配合比设计，将处理后焚烧垃圾渣替代河砂，制备不同替换率超高性能混凝土，并对其进行工作性能、力学性能、孔隙特征、水化过程、微观特征以及毒性固结性能测试。结果表明，随着垃圾渣的加入，UHPC的工作性能和抗压强度有所下降，但流动性不低于240 mm，抗压强度不低于117 MPa，累计孔隙含量增加，孔隙大部分分布在＜20 nm无害孔范围内，混凝土界面过渡区裂缝增多，混凝土中锌(Zn)、铅(Pb)和铬(Cr)重金属的离子浸出浓度均低于国标限值，有效地实现了对重金属元素的固结。

自来水厂污泥是水处理后的副产物，是一种重要的固体废弃物。本文研究了机械力活化后的自来水厂污泥超细粉(WTSP)对再生混凝土(RC)力学性能和微观结构的影响。研究结果表明，WTSP的掺入使RC早期力学性能略有降低，但后期力学性能有所提高，其中含20%(质量分数，下同)WTSP试样60 d的抗压强度和弹性模量较基准组分别提高了13%和9%。在RC中掺入10%和20%WTSP后，试样中有害孔(＞100 nm)数量分别减少了37.5%和54.6%，其微观结构得到明显改善。纳米压痕分析显示，掺入20%WTSP后，RC试样中界面过渡区(ITZ)的宽度减小了20%~25%，并且ITZ和新砂浆的弹性模量均有所增加。这可能与WTSP的晶核作用、微集料填充作用和火山灰活性有关。

微生物矿化（MICP）能够有效实现混凝土的裂缝自修复，但水泥水化和高碱环境会对微生物生存产生不利影响，因此需要选择一种合适载体。再生粗骨料可作为微生物的良好载体以制备裂缝自修复混凝土，同时MICP可以有效地修复再生粗骨料缺陷并增强其物理力学性能。本文提出一种基于混菌矿化增强粗骨料的裂缝自修复再生混凝土制备方法，确保其既有足够的力学性能又具备良好的裂缝自修复性能。首先筛选一种矿化效率较高的好氧嗜碱混菌，然后采用混菌矿化增强后的再生骨料制备再生混凝土，并考察其裂缝自修复能力。试验结果表明：混菌矿化能够显著增强再生骨料物理力学性能，经混菌矿化增强5 d后的再生骨料可以有效地固载混菌；基于混菌矿化的再生混凝土呈现出比纯菌更优异的裂缝自修复能力；采用再生骨料为混菌载体的混凝土裂缝自修复能力优于以陶粒固载混菌的混凝土，其最大完全修复裂缝宽度达0.47 mm。该成果可为建筑垃圾资源化利用和再生混凝土耐久性能研究提供参考。

为了研究沥青路面再生骨料(RAP)掺量对RAP自密实混凝土(SCC)力学性能的影响，采用单轴压缩方法研究RAP掺量为0%、30%、60%、90%和100%(质量分数)的自密实混凝土的应力-应变关系和韧性指数。基于应变等价假说和统计损伤理论建立单轴压缩本构关系模型，探讨了RAP掺量与损伤变量和损伤速率之间的关系。结果表明，随着RAP掺量的增加，试件峰值应力和弹性模量下降，峰值应变和韧性指数增加，所建立的损伤本构关系可以较好地描述不同RAP掺量下自密实混凝土的应力-应变关系。在应变小于0.002时，掺入RAP的自密实混凝土损伤变量值大于基准自密实混凝土，且随着RAP掺量的增大其损伤值越大；当应变大于0.002时，掺入RAP自密实混凝土的损伤变量值低于基准自密实混凝土，且随RAP掺量增大不断减小。随着RAP掺量增大，RAP自密实混凝土损伤速率不断下降，且损伤速率呈先增大后减小的趋势。

本试验研究了超细高活性矿物掺合料(超细掺合料)与硅灰以单掺、复掺的方式制备超高性能混凝土(UHPC)，分析了复掺不同掺量超细掺合料对UHPC的工作性、力学性能、水化热和收缩性能的影响。结果表明：UHPC流动性随超细掺合料掺量的增加而增加，跳桌流动度最高为275 mm；将超细掺合料与质量分数为10%的硅灰以复掺的方式制备UHPC时，随超细掺合料掺量的增加，UHPC抗折强度先增加后降低，抗压强度先增加后趋于平稳，最大抗折强度和抗压强度分别为25.9 MPa和150.0 MPa；超细掺合料与质量分数为10%的硅灰复掺制备的UHPC水化热随超细掺合料掺量增加，先增大后减小；复掺质量分数为10%的超细掺合料与质量分数为10%的硅灰制备的UHPC早期收缩量最小，比单掺质量分数为20%的硅灰制备的UHPC低50.92%。

为了更好地实现对重金属污泥的资源化利用，研究了高温无害化处理重金属污泥与建筑渣土混合渣料磨细粉对硅酸盐水泥基材料工作性、力学性能、早期收缩变形、抗氯离子渗透性能及重金属浸出的影响及机理。研究结果表明，随着磨细粉掺量的增加，硅酸盐水泥基材料的工作性没有降低，但其力学性能均有一定程度下降，这说明磨细粉与硅酸盐水泥的需水比相差不大，但其掺量越大水泥基材料中水泥的量越低，其强度均会有一定程度下降。磨细粉不会引起硅酸盐水泥基材料的体积安定性问题，可以提高早期抗裂性，但会降低其抗氯离子渗透性能。含磨细粉试件中重金属的浸出浓度、水胶比的下降与龄期的上升呈负相关，且在28 d龄期下含40%(质量分数)磨细粉的硅酸盐水泥基材料中重金属Cu、Ni、Zn和Cr的浸出量均低于GB 30760-2014《水泥窑协同处置固体废弃物技术规范》规定的浸出浓度限值。

采用纳米强化再生骨料表面的措施来改善再生骨料性能，建立多相再生混凝土细观数值模型，进行氯离子在再生混凝土内部传输的模拟和试验验证，并预测了氯盐环境下再生骨料表面强化混凝土耐久性寿命。结果表明：数值模拟得到的氯离子在再生混凝土内的分布与试验结果吻合较好；同一深度处，越靠近骨料表面，氯离子浓度越大，其中未强化再生骨料表面的氯离子浓度要大于强化再生骨料表面的氯离子浓度；增加保护层厚度可以有效提高纳米强化再生混凝土在氯盐环境下的耐久性寿命；随纳米包裹层氯离子扩散系数的减小，再生混凝土的耐久性寿命有所增加。

通过筛分和破碎两种方式分别获得粒径区间为0.6~1.18 mm、0.3~0.6 mm的粉煤灰渣，并用其等体积替代对应粒径区间的细骨料，分析粉煤灰渣对砂浆工作性和强度的影响，探究粉煤灰渣的最优替代粒径区间。结合扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等方法分析了粉煤灰渣替代细骨料后砂浆试件的强度变化机理。基于砂浆最优替代粒径区间结果，验证了砂浆混凝土试件的强度和抗冻性。研究结果表明：分别以筛分方式和破碎方式得到的0.3~0.6 mm粒径区间粉煤灰渣替代对应区间细骨料后，其砂浆试件强度均与基准组（未替代）基本一致；而以筛分方式得到的0.3~0.6 mm粒径区间粉煤灰渣替代对应区间细骨料后，其混凝土试件强度和抗冻性与基准组基本一致。在水泥提供的氢氧化钙环境下粉煤灰渣表面生成水化硅酸钙，从而增加了水泥和粉煤灰渣界面胶结强度，强化水泥与粉煤灰渣界面区域，凹凸不平的粉煤灰渣表面与水泥浆咬合嵌锁，保证了试件的强度。