基于温轮胶(WG)和羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)这两种增稠剂的特点, 将二者复掺以解决严酷环境下薄层施工用水泥基大流态砂浆易开裂的问题。研究中通过对比WG、HPMC及复合增稠剂的作用效果, 明晰了复合增稠剂对大流态砂浆工作性能、力学性能及抗裂性能的影响规律, 并结合冷冻扫描电镜对复合增稠剂抗裂作用机理进行了剖析。结果表明: 单掺WG、HPMC均无法解决严酷环境下砂浆开裂的问题; 复合增稠剂在保水性和抗裂性能上表现更优, 且砂浆弹性模量降低, 柔韧性提升, 夏季在室外暴晒也不会开裂。砂浆抗裂机理在于复合增稠剂融合了WG和HPMC各自优势特点, 在体系浆液空间形成三维网状结构与膜状结构的叠加, 三维网状结构可大幅增强浆料稳定性, 而膜状结构在再次增强浆料稳定性的同时大幅提升砂浆的保水性, 进而减弱水分扩散蒸发, 达到砂浆抗裂的目的。

为明确不同注浆材料在机场场道工程中的应用进展，首先介绍了常用注浆材料，并对不同种类注浆材料进行分类，分析了材料的物化特性、反应机理及力学性能，总结了其在机场场道工程中的应用场景。综合分析现有研究表明，水泥基注浆材料、有机高分子材料在机场工程中常用于地基加固和道面病害处理，有机高分子材料具有凝结时间短、强度高等优点，单液水泥浆材料应用广泛，价格合适，但工作性能欠佳。由于不停航施工的原因，机场场道注浆工程要求浆液具有流动性好、快硬早强、固结体强度高等特点，并且具有一定的经济性。掺加其他材料对单液水泥浆进行改性可有效提高其各项性能，目前已广泛应用于机场场道注浆工程。

传统的扩展度已不能全面反映超高性能混凝土(UHPC)的施工性能，必须辅之以流变性能。但流变性能测试的专有设备较昂贵，不便工地直接采用。为此，改变水胶比和减水剂掺量，制备了18种配合比。通过对相应配合比进行扩展度、特征扩展时间(扩展直径为0.7和0.8倍扩展度所需时间)、流变参数测试，以及固化后的力学性能测试，得到多种配合比的流动参数与流变参数，建立了力学性能属于UHPC (掺钢纤维)的素UHPC (不含钢纤维)流动性与流变性关系。结果表明：可以采用Bingham模型描述素UHPC的流变行为；提出的特征扩展时间指标，测试精度相对较高；新拌素UHPC流变参数可以通过所建立的流动-流变关系得出，计算值与试验值吻合较好。

采用钢渣矿渣复合粉替代硅酸盐水泥, 钢渣骨料替代天然骨料制备碱激发钢渣-矿渣透水混凝土(ASSPC), 研究不同因素下ASSPC抗压强度的变化规律, 结合XRD、TG、FESEM和SEM-EDS表征ASSPC硬化胶凝材料和界面过渡区(ITZ)的微观性能, 阐明胶凝材料对ASSPC力学性能发展的作用及影响机理。结果表明, ASSPC具备较高的早期抗压强度, 随矿渣-钢渣掺比提高, ASSPC的抗压强度先上升后下降。采用钢渣作为骨料制备透水混凝土, 可有效优化ITZ的微观性能, 改善ASSPC的力学性能。随着水胶比(0.24~0.32)提高, ASSPC的抗压强度先增大后减小。

相比传统回填材料,渣土基高流态回填材料具有高流态、自流平、自密实等优点，能够有效避免因压实不充分导致的工程问题。然而，渣土基高流态回填材料在使用中存在易沉陷、易泌水等问题，限制了其工程化应用空间。在本文中，选择了聚羧酸减水剂(PCE)、脂肪族减水剂(SAF)、萘系减水剂(FDN)、三聚氰胺减水剂(PMS)四种减水剂来调节渣土基高流态回填材料的用水量和流动度，同时比较了四种减水剂对渣土基高流态回填材料性能的影响。结果表明：在保持相同流动度下，四种减水剂的减水效果从高到低依次为PCE＞SAF＞PMS＞FDN；在经时流动度方面，FDN体系较其他减水剂体系在1 h内具有更好的流动性，四种减水剂体系的流动度保持性从优到劣依次为FDN＞PCE＞PMS＞SAF；四种减水剂均能降低渣土基高流态回填材料的泌水率，缩短渣土基高流态回填材料的凝结时间。

在保持混凝土胶材总量、水胶比不变情况下，设计了不同砂率、不同种类砂搭配的混凝土配合比，通过测试混凝土扩展度、扩展时间(T500)，结合浆膜层厚度(PFT)、水膜层厚度(WFT)计算，详细分析了PFT、WFT与新拌混凝土流动性的关系。结果表明，混凝土流动性受PFT和WFT的影响较大，且不同种类砂搭配制备混凝土的流动性、PFT、WFT均存在较大差异。混凝土扩展度随PFT、WFT的增加而增加，且关联度较高，T500随PFT、WFT的增加而减少，但相关性较差。PFT、WFT的变化主要源于机制砂石粉含量、细度模数以及骨料空隙率的变化，当石粉含量过高时，虽然会引入更多浆体使PFT增加，但同时也会引起体积水胶比减小，比表面积增大，导致WFT变小，混凝土流动性反而变差。

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%。

充填开采是实现矿山安全绿色开采的重要途径，要求充填材料来源广泛,成本低，且必须能满足充填工艺需求。为探究黄土含量对膏体充填材料流动性和力学性能的影响规律，通过室内试验测定了不同类型粉煤灰、不同黄土含量条件下膏体充填材料的屈服应力和抗压强度等参数。研究结果表明：用黄土替代粉煤灰制作充填体，取材方便,成本低，且黄土颗粒能很好地包裹大颗粒，减少颗粒输送中对管道内壁的磨损，提升料浆流动性；随着黄土含量增加，充填体抗压强度会逐渐增大，但当黄土含量超过12.5%(质量分数)后，黄土细颗粒会阻碍水泥和其他物料之间的黏结，导致抗压强度有所降低；黄土与粉煤灰质量比为2∶8、3∶7，养护期为28 d时，充填材料既符合充填工艺要求，又能最大程度降低充填成本。

密封连接石英玻璃被广泛应用于航空航天、半导体加工以及微机电系统真空连接等领域。改进的低膨胀Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)系微晶玻璃可以用于封接石英玻璃, 但存在流动性不佳的难题。本文通过掺入WO3对LAS系微晶玻璃进行改性, 利用线膨胀系数分析仪、差示扫描量热仪、X射线衍射仪、高温烧结影像仪、扫描电镜, 研究了掺入WO3后LAS玻璃封接石英玻璃的机理。结果表明: WO3对LAS玻璃的析晶产生先增强后削弱的影响; WO3掺量越大, 热膨胀系数越大, 当掺量达到5.0%(质量分数)时, 热膨胀系数提升至5.69×10-7 ℃-1; 流动性与润湿性随着掺量增加而提升, 铺展面积随掺量增加而增大, 润湿角随掺量增加而减小, 有效改善了LAS玻璃本身流动性不足的问题; LAS玻璃与石英玻璃之间主要是通过化学元素迁移实现封接。

基于响应曲面法的中心复合设计(CCD)法设计了3D打印石膏粉末流动性优化试验, 考察疏水性纳米二氧化硅和可溶性淀粉掺量对3D打印石膏粉末流动性的影响, 并对优化效果下制备的3D打印粉末进行打印机铺粉、表面形貌和流速的分析、验证。结果表明: 在疏水性纳米SiO2掺量为1%(质量分数)、可溶性淀粉掺量为3%(质量分数)的条件下, 石膏流动性能改善效果最佳, 相较于未改性的石膏提高了38%, 得到了响应变量粉末流动性与疏水性纳米二氧化硅和可溶性淀粉掺量的非线性回归方程, 流动性最佳优化预测值与实测值相对误差仅为0.31%; 最佳优化条件下, 改性石膏粉末流速为3.16 g/s, 可连续流动, 粉层表面均匀无明显缺陷。本研究提高了石膏基粉末3D打印的精确度, 有利于石膏材料在3D打印中的应用。