为研究冻融作用对混凝土断裂性能的影响,测试了不同水胶比(0.4、0.5、0.6),含气量(1.6%、6%),以及粉煤灰掺量(0、30%)三因素下混凝土的断裂能。研究结果表明,随着冻融循环次数的增加,混凝土的断裂能逐渐降低。低水胶比和合理的引气能够提高冻融作用下混凝土的抗开裂性能,掺入30%的粉煤灰降低了混凝土的抗冻性。

研究了不同种类、形态的秸秆和粉煤灰复掺对混凝土的工作性、力学性能和保温性能的影响。结果表明,秸秆会降低混凝土的坍落度、表观密度、强度和导热系数,而粉煤灰的掺入能够提高秸秆混凝土的坍落度,但降低其表观密度、强度和导热系数;掺秸秆粉混凝土的工作性、强度和保温性能优于掺秸秆条混凝土;三种秸秆中,掺油菜秸秆混凝土的工作性、强度和保温性能均优于小麦秸秆和玉米秸秆。

叙述了3D打印建筑材料的研究进展,介绍了3D打印技术在建筑领域中的典型应用。提出了需进一步加强打印材料的研发,改进打印设备及打印工艺,建立适合3D打印的结构设计体系和3D打印建筑质量标准体系。

提出了先粘贴CFRP后硫酸盐腐蚀以及先硫酸盐腐蚀后粘贴CFRP两种加固顺序,开展了64块CFRP-混凝土试件的双剪试验,分析了CFRP粘贴顺序、粘贴长度、粘贴宽度对混凝土界面破坏模态、抗压强度、剥离荷载、黏结强度、界面能、黏结应力-滑移曲线的影响,并基于硫酸盐环境影响系数建立了CFRP-混凝土界面黏结强度模型。试验结果表明,硫酸盐环境下,环氧树脂胶体能较好的保护混凝土黏结区域;随着硫酸盐腐蚀时间的延长,界面的剥离荷载、黏结强度均呈下降趋势,腐蚀至123 d时,下降最为严重,而对于界面断裂能,腐蚀至123 d时,下降幅度反而降低;CFRP黏结长度为65 mm下的界面黏结强度最大,随着黏结长度的增加,CFRP-混凝土界面的黏结性能逐渐降低;硫酸盐环境影响系数的提出可为恶劣环境的分类提供科学依据。

为了研究混凝土在压剪复合状态下的动态力学性能,采用大型多功能动静力三轴仪进行了5种不同应变速率和5种不同法向应力下的压剪复合受力状态的剪切试验。分析其剪切强度变化规律,构建了基于八面体应力空间二次形式破环准则,转换为正应力与剪应力表示的压剪破环准则形式。结果表明,随着应变速率增加,混凝土的抗剪强度呈增大趋势,而随法向应力的增加,混凝土抗剪强度则呈现出先增大后减小的趋势;基于八面体应力空间二次形式破环准则,建立了考虑速率效应的混凝土压剪破环准则,通过试验数据对比得出该破环准则与试验数据吻合较好。

依托三峡翻坝江北高速公路项目,将隧道花岗岩洞渣加工成机制砂石骨料,并制备了C50混凝土预制T梁,通过T梁静载试验和T梁混凝土专用回弹测强曲线试验,研究了花岗岩洞渣机制骨料在C50混凝土预制T梁中的应用技术。结果表明:利用花岗岩洞渣生产的机制砂石骨料可以配制出工作性、力学性能与耐久性优良的T梁用C50混凝土,且混凝土T梁的刚度、强度及抗裂性均满足设计要求;通过试验建立的T梁用C50混凝土专用回弹测强曲线较国家通用测强曲线更精确。

对光合生物诱导沉积、硫酸盐还原菌诱导沉积、氮循环菌诱导沉积等微生物诱导沉积碳酸钙(MICP)机制进行了回顾,分别阐述了不同机制的作用机理,并探讨了不同机制在混凝土裂缝修复中的应用研究进展。此外,还分析了目前MICP修复技术存在的问题和局限性,对未来的进一步研究提出了思路和建议。

以南京市江北新区防疫测控方舱为工程案例,展示了建筑3D打印技术在应对新冠肺炎疫情及类似紧急公共事件中的应用方式,探讨了3D打印技术的优势和未来的发展趋势。实践表明,建筑3D打印技术在防疫阶段具有较大的优势。利用3D打印技术进行防疫测控方舱的建造,其建造工艺简洁,生产周期短,安装便捷。构件打印过程由计算机自动控制,人工干预少,且构件以单元模块进行打印,安装用工少。目前,该类型的防疫方舱已经在南京、雄安、海门、濮州等地投入使用。

对欧美及我国规范中保护层厚度相关要求作了对比,并分别按照碳化寿命准则、锈胀开裂寿命准则对保护层厚度合理值进行了计算。结果表明,我国规范中保护层厚度取值与锈胀开裂准则计算值接近,与欧美规范值相比偏小,在恶劣环境下尤其明显,最大差值达到30%以上,并且规范中未考虑施工允许偏差的影响;按碳化准则计算时,现行规范要求的保护层厚度值远达不到相应耐久年限的可靠指标要求。在设计和施工阶段,关于保护层厚度的要求应进一步加强。这将使结构更安全耐久,并减少使用期内的维护及大修次数,降低能耗。

研究了铁尾矿砂取代率对机制砂混凝土工作性、力学性能和耐久性能的影响。结果表明:当铁尾矿砂取代率为40%时,混合砂的颗粒级配及细度模数与河砂相近,此时,混合砂混凝土的工作性和力学性能最优;随着铁尾矿砂取代率在一定范围内增加,混凝土的抗渗性能和抗氯离子侵蚀性能逐步提升。