以磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、生石灰为主要原料制备了磷石膏基复合材料,研究了磷石膏基复合材料性能的影响因素,并通过多变量数值分析得到了最优配合比。结果表明:当磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、生石灰的质量比为1∶0.4∶0.06∶0.03时,制备的磷石膏基复合材料的抗压、抗折强度均较高;掺入6‰防水剂对磷石膏基复合材料的抗压强度提升较大,复掺3‰减水剂+3‰防水剂对抗折强度提升较大;当水胶比为0.38~0.40时,磷石膏基复合材料的强度较高;21℃蒸汽养护14 d可使磷石膏基复合材料的强度达到最佳,但蒸汽养护会导致磷石膏基复合材料的吸水率增大、软化系数降低;通过数值分析建立的多变量磷石膏基复合材料的强度计算公式,可以得出单一变量下磷石膏基复合材料的强度值和多变量下磷石膏基复合材料的强度值与对应原材料掺量之间的关系。

提出了一种新型纤维混凝土拌和工序和评价纤维分散性的简易方法,并研究了不同掺量PVA纤维对混凝土力学性能和弯曲韧性的影响。结果表明:新型拌合工序可以有效降低对纤维的损伤,有助于纤维在混凝土中均匀分散;当纤维掺量为4.5 kg/m3和7.5 kg/m3时,纤维分散性较好,而当纤维掺量为10.5 kg/m3时,纤维分散性欠佳;随着PVA纤维掺量的增加,混凝土的抗压、抗拉强度先增后减,弯拉强度和韧性耗能能力逐渐增强。

利用有限元软件建立了聚乙烯醇纤维增强超高韧性水泥基复合材料(PVA-ECC)薄板四点弯曲的有限元模型,并与已有PVA-ECC薄板四点弯曲试验进行比较,验证了有限元模型的有效性。从单元选取、材料属性定义、网格划分、接触定义、施加边界条件、荷载等方面阐述了有限元建模过程,为后续PVA-ECC有限模型的建立提供一定的参考。

研究了PVA纤维长度和体积掺量对轴心抗压强度和抗折强度的影响,并采用灰色理论模型分析了轴心抗压强度和抗折强度随龄期的变化规律。结果表明:PVA纤维的掺入在一定程度上改善了混凝土的轴心抗压强度和抗折强度;非等时距GM(1,1)模型的预测精度较高。

分析了碳纤维网的密度、层数与预埋位置以及碳纤维短切丝的长度与掺量对混凝土梁抗折性能的影响。结果表明:预埋碳纤维网与掺入碳纤维短切丝均能显著提升混凝土梁的抗折性能;碳纤维网密度为20 mm×20 mm时,距混凝土梁上表面125 mm时的增强效果最佳;双层碳纤维网的增强效果明显优于单层碳纤维网;同时掺入碳纤维短切丝可继续提升混凝土梁的抗折性能,且掺量2%、长度6 mm的碳纤维短切丝提升效果最佳。

考虑管顶、管底和管腹受力特点,介绍了带底座单层配筋混凝土椭圆管的设计和结构计算方法,并结合具体示例,阐述了配筋计算和裂缝宽度验算过程,并给出了常用规格带底座单层配筋混凝土椭圆管的相关配筋表,以期为带底座单层配筋混凝土椭圆管的推广和使用提供参考。

研究了粒化高炉镍铁渣粉用于预拌砂浆时的性能。结果表明,粒化高炉镍铁渣粉作为掺合料掺入预拌砂浆时能有效改善砂浆保水性能,显著延长凝结时间,同时在抗压强度及其他技术性能满足要求的前提下大幅降低水泥用量和生产成本,有效实现了预拌砂浆生产的绿色化。

探讨了粒化高炉矿渣代砂混凝土的冻融性能。通过冻融循环试验,用质量损失率及抗压强度来表征粒化高炉矿渣代砂混凝土的抗冻性,探索粒化高炉矿渣代替天然砂作为混凝土细骨料的可行性。试验结果表明,粒化高炉矿渣混凝土的冻融特性与普通河砂混凝土相似;在相同冻融循环作用下,粒化高炉矿渣混凝土抗压强度下降幅度较普通混凝土低,即粒化高炉矿渣混凝土的抗冻性优于普通混凝土。同时,对冻融循环作用后混凝土自愈性能做了试验,结果表明经过适当养护,粒化高炉矿渣混凝土与普通混凝土的抗压强度均能提高,具有一定的"自愈"能力。

基于正交分析法研究了不同因素对粒化高炉矿渣代砂高性能水泥基材料力学性能的影响。通过分析水胶比、代砂率和养护制度三种因素对高性能水泥基材料力学性能的影响,确定了不同因素对抗压强度影响的主次顺序以及各因素的最优水平组。结果表明,不同因素对抗压强度影响的主次顺序均为:养护条件>水胶比>代砂率;对抗折强度影响的主次顺序为:代砂率>水胶比>养护条件;抗压强度随着水胶比的增大而降低,随着代砂率的增大而呈现出先增大后减小的趋势,而抗折强度随着水胶比与代砂率的增大均呈下降趋势;相比于标准养护,蒸压与低压蒸汽养护均能提高粒化高炉矿渣代砂高性能水泥基材料的抗压强度,且蒸压养护>低压蒸汽养护>标准养护;显微测试结果表明,采用粒化高炉矿渣代替细骨料能够有效提高水泥基材料的抗压强度。

根据Colle骨料粒级分布图,对比分析了混凝土用不同骨料颗粒级配,并结合实际生产情况,探讨了满足立式振动工艺生产所需的最佳砂率。