高收缩率是限制高性能工程水泥基复合材料(HP-ECC)大规模工程应用的瓶颈之一。本文通过引入超吸水性聚合物(SAP)来缓解HP-ECC的收缩, 研究了不同掺量的SAP对HP-ECC抗压强度、抗折强度、拉伸性能、自收缩和干燥收缩性能的影响, 并采用扫描电子显微镜(SEM)研究了SAP对HP-ECC拉伸后纤维表面形貌变化的影响。结果表明, HP-ECC中掺入SAP后的抗压强度和抗折强度降低, 自收缩和干燥收缩得到缓解, 且自收缩和干燥收缩随SAP掺量的增加而降低。此外, HP-ECC的拉伸强度降低, 拉伸延伸率提高。SAP的引入降低了基体的断裂韧度, 使基体更容易形成微裂缝, 从而改善了HP-ECC的应变硬化行为和多缝开裂现象。随着SAP掺量的增加, 纤维从基体中拔出时的表面形貌越来越光滑, 纤维-基体界面黏结性能降低。

目前, 工业除尘滤袋的工作温度不高于280 ℃, 通常在过滤前需先将高温烟气进行降温处理。为了制备高效且耐温性良好的新型过滤材料, 本文以粉煤灰为主要原料, 以H2O2为发泡剂, 通过聚合反应制备了多孔地聚物, 并对其形貌、孔结构、抗折强度和过滤性能进行了表征。结果表明: H2O2的最佳添加量为0.98％(质量分数), 此时多孔地聚物下表面与内部的平均孔径分别为17.3和171.5 μm, 孔隙率为56.2％, 常温下抗折强度为2.2 MPa, 过滤阻力为6.2×10-3 MPa, 对PM10和PM2.5的过滤效率分别为98.2％和93.3％, 经800 ℃的热处理后, 抗折强度增加到3.4 MPa, 对PM10和PM2.5的过滤效率均保持在90％以上, 过滤阻力增加了1×10-3 MPa。因此, 以粉煤灰基多孔地聚物作为高温烟气过滤材料具有良好的应用前景。

为扩大磷石膏的综合利用，以原状磷石膏(RPG)和β-半水磷石膏(HPG)为主要原材料，利用偏高岭土(MK)和碱性激发剂(生石灰、水玻璃)改性制备磷石膏基复合胶凝材料。通过单因素试验探究MK掺量、水玻璃掺量及RPG和HPG的相对掺量对偏高岭土-磷石膏基复合胶凝材料(MKPGBM)力学性能、耐水性能和耐干湿性能的影响，并分析其作用机理。结果表明，MK、水玻璃及HPG掺量的增加均能有效提高MKPGBM的强度。MK和水玻璃掺量(以质量分数计)分别为7%~9%和21%~24%时，MKPGBM的力学性能和耐水性能最优。当RPG与HPG相对掺量(质量分数比)为5∶5时，MKPGBM的28 d抗压和抗折强度最优，分别为19.58和7.44 MPa；当RPG与HPG相对掺量为6∶4时，MKPGBM的综合性能较优，其28 d软化系数达到0.796。MK和掺合料的掺入能有效促进水化产物的生成并填充基体之间的孔隙，还能提高RPG内部颗粒的相互接触强度，进而达到改善磷石膏基复合胶凝材料力学性能、耐水性能及耐干湿性能的效果。

水氯镁石是一种非常具有应用前景的镁盐资源, 其储量丰富, 成本低廉。以青海盐湖水氯镁石和水玻璃合成不同MgO/SiO2摩尔比(0.5∶1, 1∶1, 1.5∶1)的水合硅酸镁(M-S-H)凝胶, 采用XRD、SEM、红外和核磁共振等测试手段研究M-S-H的合成机理和结构特征, 进而将合成的M-S-H与硅微粉复合制备镁质浇注料, 探究M-S-H结构对浇注料结合特性的影响规律。结果表明: 不同MgO/SiO2摩尔比的M-S-H呈层状堆叠结构, MgO/SiO2摩尔比为1∶1时M-S-H的层间自由水少, 结晶度最高; M-S-H替代部分硅微粉制备镁质浇注料能显著提高1 550 ℃热处理后浇注料的力学性能, 其中MgO/SiO2摩尔比为1∶1的M-S-H复合硅微粉制备的镁质浇注料综合性能最佳, 与添加6%(质量分数)硅微粉制备的镁质浇注料相比, 其常温抗折强度和高温抗折强度分别提高75%和8%。

通过吸水率、软化系数、抗折强度和抗压强度试验, 并结合傅里叶红外光谱和扫描电子显微镜测试, 探究不同长度和掺量的苎麻纤维对苎麻纤维增强磷建筑石膏复合材料耐水性能和力学性能的影响。研究结果表明, 掺入适量苎麻纤维可改善苎麻纤维增强磷建筑石膏复合材料的耐水性能和力学性能, 以及提高复合材料的延性。掺入0.5%(体积分数, 下同)的10 mm苎麻纤维时, 复合材料的软化系数达到最大, 较空白组提高20.0%。苎麻纤维的掺入能有效提高复合材料的抗折强度, 28 d时, 掺入1.5%的10 mm苎麻纤维试样较空白组抗折强度提高39.5%。掺入小于20 mm的苎麻纤维会降低复合材料的抗压强度, 掺入不超过1.5%的30 mm苎麻纤维可提高复合材料的抗压强度, 28 d时, 掺入1.5%的30 mm苎麻纤维试样较空白组抗压强度提高10.1%。苎麻纤维在复合材料基体内会发生水解, 随龄期的增长水解程度加重, 表面逐渐粗糙。

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。

铜渣还原尾渣与CaOAl2O3SiO2系微晶玻璃的化学组成相似，采用熔融法以铜渣还原尾渣为主要原料制备微晶玻璃可为铜渣的高效利用提供一种有效途径。通过DSC、XRD和SEMEDS等技术研究了不同添加剂（B2O3、CaF2、TiO2和Cr2O3）对微晶玻璃物相组成、抗折强度、体密度、吸水率和显气孔率等性能的影响。结果表明：无论添加哪种添加剂，微晶玻璃均能析出力学性能较好的钙长石和钙铝黄长石,且能使晶体析晶方式转化为整体析晶；添加B2O3可使微晶玻璃性能最优，其次是TiO2与CaF2。

以萤石尾矿和废玻璃为主要原料，硅酸钙为添加剂，采用烧结法制备微晶玻璃。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等对微晶玻璃的析晶特性和微观形貌进行表征，利用Image Pro Plus统计晶粒的尺寸和数量，利用Factsage软件对不同配比下微晶玻璃制备过程中的物相和高温液相量的变化进行表征，并对微晶玻璃的抗折强度和耐酸碱性能进行测试。结果表明：通过废玻璃引入磷元素，可制备出主晶相为氟磷灰石(Ca5P3O12F)的微晶玻璃，且烧成温度范围宽，在1 060~1 180 ℃均可得到表现良好的微晶玻璃；随着添加剂硅酸钙配比的提高，主晶相种类并未改变，但氟磷灰石晶粒细化，有利于提升微晶玻璃的机械性能；当萤石尾矿质量分数为30%、废玻璃质量分数为60%、硅酸钙质量分数为10%时，制备的微晶玻璃具有良好的强度和耐酸碱性能。本研究设计的微晶玻璃为萤石尾矿的回收利用提供了新途径，对降低微晶玻璃生产成本和促进固废资源循环经济的发展具有重要的现实意义和经济效益。

以SiC、硅粉、SiO2等为原料，通过反应烧结制备Si3N4-SiC陶瓷样品，并进行高温氧化，研究了高温氧化前后的结构与力学性能。结果表明：高温氧化前后样品中均存在SiC、α-Si3N4/β-Si3N4主晶相和少量单质Si、Si2N2O、方石英三斜SiO2，高温氧化后单质Si相消失，方石英四方SiO2出现。高温氧化前后β-Si3N4质量分数维持不变，而α-Si3N4质量分数由11.3%下降至6.8%，并伴随Si2N2O和SiO2质量分数的提升，表明α-Si3N4较β-Si3N4更容易氧化分解为Si2N2O和SiO2。高温氧化导致平均抗折强度由(68.55±6.36) MPa下降至(49.80±4.96) MPa，主要与氧化导致α-Si3N4质量分数下降有关。

烧结是低温共烧陶瓷(LTCC)基板工艺中关键工序之一, 对LTCC基板的各项性能指标具有重要的影响。本文以国产MG60生瓷带为研究对象, 研究了不同烧结升温速率对LTCC基板介电性能、翘曲度、膜层附着力、抗折强度等性能指标的影响, 分析了基板性能变化的原因。结果表明, 当升温速率为8 ℃/min时, 基板介电常数为5.788, 介电损耗为8.21×10-4, 基本无翘曲, 烧结致密, 附着力强, 抗折强度达到175 MPa。