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。

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。

本文研究了温度为20 ℃, 相对湿度为90%(RH90%)和60%(RH60%)时, 硫铝酸钙膨胀剂(CSA)与氧化镁膨胀剂(MEA)对丁苯乳液改性砂浆的工作性能、力学性能与收缩性能的影响。结果表明, 丁苯乳液改性砂浆的流动度随着2种膨胀剂掺量的增加均先增大后降低。在RH90%与RH60%下, CSA掺量分别为水泥质量的6%与10%时, 砂浆的抗折与抗压强度最高。2种相对湿度下, CSA都可有效降低砂浆干燥收缩; RH90%下掺8%MEA可提升砂浆抗折与抗压强度, 亦可有效补偿砂浆后期干燥收缩; RH60%下掺8%MEA会降低砂浆抗折与抗压强度, 且无法有效补偿砂浆的干燥收缩。

通过开展抗压回弹模量测试、强度测试、收缩性能测试和耐久性能测试, 研究了采用振动拌和技术、掺加玄武岩纤维、掺加膨胀剂以及提高水泥用量四种措施对水泥稳定碎石混合料性能的提升效果,并基于多因素方差分析评价了不同技术措施对水泥稳定碎石混合料各项性能的影响程度。结果表明,这四种措施对水泥稳定碎石混合料性能具有显著影响, 增大水泥用量对其强度、抗压回弹模量和耐久性提升效果最为显著, 但对抗收缩开裂性能不利。掺加膨胀剂和玄武岩纤维可以显著改善水泥稳定碎石混合料的干缩性能, 与31 d龄期的基准水泥稳定碎石混合料相比, 干缩系数分别降低57.7%和18.8%。

为研究硅灰及粉煤灰对不同养护龄期的水泥浆体强度及收缩性能的影响, 以水胶比为0.29的水泥浆体为基体, 设计制备了五种硅灰及粉煤灰掺量的复合水泥浆体, 借助量热仪和压汞仪测试表征了不同复合水泥浆体的水化放热特性以及孔结构组成, 分析了水化放热量、孔隙率等参数随硅灰和粉煤灰掺量增加的变化规律, 建立了复合浆体抗压强度与孔结构以及水化特性与收缩应变之间的量化关系。结果表明, 掺入粉煤灰会大幅降低水泥净浆早期抗压强度, 但对减小自收缩应变和干缩应变极为有利。掺入硅灰能明显提高净浆3 d抗压强度, 但当硅灰掺量超过10%(质量分数)后, 净浆3 d自收缩应变及28 d干缩应变增加极为明显。掺入硅灰会使水泥水化诱导期开始和结束的时间提前, 还会增加水化反应级数和各阶段的反应速率常数值, 导致水泥-硅灰复合浆体的水化放热总量和放热速率相较于水泥-粉煤灰体系大幅增加。粉煤灰和硅灰的掺入均能有效细化水泥浆体内部孔结构, 提高凝胶孔比例, 大幅降低大孔比例。复合浆体的72 h水化放热总量和3 d自收缩应变呈现正相关关系, 而孔隙率和抗压强度呈现明显的负相关关系。