为了解决废弃陶瓷再生利用和河砂短缺的问题，开展了低吸水率陶瓷再生砂(由废弃低吸水率瓷质陶瓷墙地砖制备而成，简称陶瓷砂)的性能及其等体积全取代河砂对砂浆力学和干燥收缩性能的影响研究。结果表明：陶瓷砂的吸水率、表观密度和压碎指标均较低，是一种轻质高强的细骨料；在水胶比、胶凝材料组成和砂浆工作性能相同的情况下，与河砂砂浆相比，水胶比为0.45、0.35和0.25的三种陶瓷砂砂浆的力学性能均明显提高，其中28 d抗压强度分别提高了39.1%、26.8%和24.6%，且28 d干燥收缩值分别降低了45.7%、17.9%和5.3%；水胶比越大，陶瓷砂砂浆的抗压强度、抗折强度和弹性模量提高幅度越大，干燥收缩值降低幅度越大。性能改善的机理是陶瓷砂自身强度高，陶瓷砂表面粗糙并含有1~20 μm的微孔，且含有大量1~5 μm的微粉，以其取代河砂后改善了砂浆中界面过渡区和水泥石的微观结构。

轻质高性能混凝土(HPLC)具有密度小、强度高、耐久性优良的特点，在土木工程领域具有广阔的应用前景。根据改进的 Andreasen and Andersen模型设计HPLC初始配合比，探究不同掺量的页岩陶砂(SCS)对HPLC的工作性能、力学性能及耐久性的影响。此外，还探究了SCS对HPLC的微观形貌和孔结构的影响。研究表明：1)当SCS替代率为100%时，HPLC的表观密度为1 848.3 kg/m3，抗压强度达到123.22 MPa；2)掺入 SCS可以改善HPLC的力学性能，不同掺量的SCS使HPLC的抗压强度、抗折强度、弹性模量分别提高了8.88%~47.92%、22.50%~56.30%和3.49%~14.03%；3)掺入SCS可以改善HPLC的耐久性能，当SCS的替代率为100%时，HPLC的氯离子迁移系数较基准组降低了32.52%；4)由于SCS的掺入，HPLC的微观结构得到明显改善，使HPLC的孔隙率降低了14.86%~28.24%。

为探究陶瓷抛光废料(CPW)对超高性能混凝土(UHPC)耐久性能的影响, 采用CPW分别取代部分水泥、粉煤灰和硅灰制备UHPC, 主要研究了CPW对UHPC孔隙结构、力学性能、体积稳定性、抗氯离子渗透性能以及抗硫酸盐侵蚀性能的影响。结果表明, 随着CPW分别取代水泥、粉煤灰、硅灰量的增加, UHPC的孔隙率增大, 导致UHPC的抗氯离子渗透性能下降。CPW取代粉煤灰会增大UHPC的自收缩, 而取代水泥和硅灰会减小UHPC的自收缩。CPW取代水泥会降低UHPC的抗压强度, 但对硫酸盐侵蚀后UHPC的抗蚀系数和抗压强度有所提升; 当CPW取代20%(质量分数)的水泥时, 硫酸盐侵蚀90 d的UHPC的抗压强度达到最高。

采用玻璃砂代替部分细骨料制备碱激发矿渣(AAS)砂浆后, 研究了玻璃砂含量(0%、10%、20%、30%, 质量分数)对AAS砂浆抗压强度、抗折强度、干燥收缩、导热系数和碱-硅酸反应(ASR)膨胀率的影响, 并通过扫描电子显微镜（SEM）对微观机理进行了分析。结果表明: 掺10%~30%的玻璃砂能显著提高AAS砂浆的早期抗压强度, 但会略微降低28 d抗压强度; AAS砂浆的抗折强度随玻璃砂掺量的增加先增大后减小, 10%掺量时最有利于3 d抗折强度, 20%掺量时最有利于28 d抗折强度; AAS砂浆的干燥收缩、导热系数和ASR膨胀率均随玻璃砂掺量的增加而减小, 与对照组相比, 掺30%玻璃砂的AAS砂浆导热系数降低14.4%, 56 d干燥收缩率降低27.6%, 14 d ASR膨胀率降低39.6%, 28 d ASR膨胀率降低34.5%; SEM分析发现玻璃砂表面有水化产物生成, 其与胶凝材料的结合比石英砂更紧密, 使AAS砂浆的微观结构更加致密。

流态固化土是近年来为提高市政、建筑工程狭窄空间回填质量而发展的一种新材料。本文采用钢渣粉、CFB脱硫灰、稻壳灰等多种低品质固废作为无熟料胶凝材料制备流态固化土, 并对流态固化土的无侧限抗压强度、干燥收缩性能、重金属浸出性能、微观结构等开展相关试验。研究表明: 采用无熟料胶凝材料制备的流态固化土, 其拌合物流动扩展度和无侧限抗压强度可满足一般填筑工程的要求, 硬化体的干燥收缩值明显低于同掺量的水泥固化土, 且无重金属浸出毒性超标的风险; 在多种固废协同作用下, 土颗粒聚集成团, 孔隙明显减小, 絮状的凝胶与针棒状的钙矾石晶体相互交织, 附着在土颗粒表面, 联结土颗粒, 使得固化土的强度显著提高。

为了研究石粉对自密实混凝土收缩性能的影响, 设计了不同水胶比和石粉质量分数的试验, 得到了水胶比为0.30、0.34、0.37, 石粉质量分数为0%、10%、20%时自密实混凝土28 d龄期内自收缩和干燥收缩的变化规律。结果表明: 自收缩随着水胶比的减小而增大, 随着石粉质量分数的增加而增大; 水胶比在0.30~0.37时, 其对干燥收缩的影响不大; 适量的石粉对干燥收缩几乎无影响, 当石粉质量分数达到20%时, 干燥收缩明显增大。在试验的基础上提出了考虑水胶比和石粉质量分数影响的自密实混凝土自收缩与干燥收缩预测模型。

为降低泡沫混凝土干燥收缩, 采用轻质骨料(页岩陶粒及粉煤灰陶粒)制备泡沫混凝土, 研究了轻质骨料对泡沫混凝土抗压强度、干燥收缩、内部湿度及孔结构等的影响, 并分析了轻质骨料的内养护机制。结果表明, 轻质骨料能够调节泡沫混凝土的内部湿度, 约束基体的变形, 降低泡沫混凝土的干燥收缩。而轻质骨料也会在泡沫混凝土中引入缺陷, 导致其强度降低。轻质骨料中大于100 nm的墨水瓶孔是内养护效果的控制因素, 大于100 nm的墨水瓶孔数量越多, 轻质骨料释水能力越强, 内养护效果越好, 制备的泡沫混凝土干燥收缩越小。

本文研究了不同长度聚甲醛(POM)纤维单掺和混掺对砂浆流动度、抗折强度、抗压强度、弯曲韧性及干燥收缩的影响, 并通过扫描电镜观测了其微观结构。研究发现, 砂浆流动度随POM纤维长度和掺量增大而下降, 混掺纤维比单掺对砂浆流动度的影响更小。POM纤维能有效提高砂浆的抗折强度, 但掺量超过0.6%（体积分数, 下同）时增强效果减弱, 与未掺纤维试样相比, 0.6%掺量的6 mm纤维对试样28 d抗折强度提升最高, 为14.67%, 抗压强度随纤维掺量增加而降低。12 mm纤维比6 mm及混掺对试样弯曲韧性提升更明显, 最大提高49.43%。纤维的掺入可显著降低试样的干燥收缩率, 且随纤维掺量增加, 试样90 d干燥收缩率先减小后增大。与未掺纤维试样相比, 0.6%掺量的6 mm纤维试样90 d干燥收缩率下降最多, 为27.39%。混掺POM纤维在掺量0.6%以上时仍可显著提升砂浆的抗折强度并减小干燥收缩率。

本文探讨了减缩剂(SRA)对碱激发煤矸石-矿渣(AACGS)胶凝材料力学性能和干燥收缩的影响，进一步分析掺入SRA后水化热、水化产物及微观结构的变化规律。结果表明：掺入3%（质量分数）SRA明显降低了AACGS胶凝材料的力学性能，但随着水化的进行，降低幅度逐渐减小；随着SRA掺量的增加，干燥收缩显著减小。微观分析表明，SRA的掺入没有导致新的水化产物生成，但延缓了水化反应，抑制了碱激发材料早期的聚合反应，增加了碱激发胶凝材料的孔隙率，这也是SRA使AACGS胶凝材料力学性能降低的原因。SRA并没有明显改变孔隙溶液中碱金属离子的浓度，水化进程的延缓和固相结构的形成是其降低AACGS砂浆干燥收缩的主要原因。

采用玻璃粉部分替代矿渣制备碱激发胶凝材料，研究了玻璃粉含量(10%、20%、30%、40%，质量分数)对碱激发矿渣-玻璃粉基(AASG)泡沫混凝土性能的影响。对AASG泡沫混凝土流动性、抗压强度、干燥收缩、吸水率、软化系数和抗冻性进行了研究，并通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪对机理进行了分析。结果表明：10%~40%掺量的玻璃粉使AASG泡沫混凝土的流动性提高了5.0%~25.6%；抗压强度随玻璃粉掺量的增加先增大再减小，玻璃粉掺量为20%时，7 d和28 d抗压强度最高，与对照组相比分别提高15.0%和23.8%；玻璃粉掺量为20%时，AASG泡沫混凝土的干燥收缩、吸水率、软化系数和抗冻性最佳；SEM分析发现，玻璃粉有助于孔结构的优化和提高微观结构的致密性；XRD分析表明，AASG泡沫混凝土的主要反应产物为 C-(N-)A-S-H和水滑石。将玻璃粉作为矿渣的替代品来制备AASG泡沫混凝土是可行的，为其在回填工程和固废利用提供理论支撑。