研究了玄武岩纤维掺量对全再生粗骨料混凝土抗压和抗折强度、破坏形态、单轴受压应力-应变曲线的影响。结果表明:掺入玄武岩纤维后,试件的抗压强度提高,受压破坏时的整体性更好;随着玄武岩纤维掺量的增加,试件的抗折强度逐渐增大,所有抗折试件均为峰值后脆性破坏;随着玄武岩纤维掺量的增加,试件的峰值应力先增大后减小,峰值应变、静压弹性模量和轴压韧性比总体均呈增大趋势。

为了减小装配式结构连接用半灌浆套筒破坏时的变形,提出了一种改进的半灌浆套筒,即在钢筋上焊接锚固板,以增加灌浆料与钢筋的机械咬合力。基于已有的半灌浆套筒单调拉伸试验,利用Midas FEA NX有限元软件进行模拟。结果表明:采用混凝土本构模型可以很好地模拟灌浆料的本构模型;半灌浆套筒的破坏状态、模拟结果与试验结果基本吻合,说明所建立的有限元模型是可行的;锚固板的使用不能提高套筒的抗拉强度,但可以大幅提高套筒的整体刚度,提高幅度为8%~10%。

通过盐池浸泡试验研究了非饱和条件下碱激发矿渣砂浆的介质传输机理,分析了不同激发剂和粉煤灰掺量对碱激发矿渣砂浆中水分和氯离子传输性能的影响。结果表明:水玻璃激发矿渣砂浆的毛细吸水系数较小,强度较高;非饱和条件下,碱激发矿渣砂浆的氯离子传输性能显著低于普通水泥砂浆;水玻璃激发矿渣砂浆的表观氯离子扩散系数较NaOH激发矿渣砂浆略高。

利用水泥、粉煤灰和建筑垃圾再生过程中产生的筛底料制备了可控低强度回填材料,研究了灰砂比、粉砂比和水固比对回填材料流动性、抗压强度、应力-应变关系和承载力的影响。结果表明:回填材料的流动度与用水量有关,受灰砂比和粉砂比的影响较小;回填材料的抗压强度与灰砂比和水固比之间存在较好的幂指数关系;回填材料的承载力受灰砂比和浇筑龄期的影响较大,灰砂比越大,达到承载力要求所需的时间越短;控制水泥掺量在36~96 kg/m3之间时,可制备出后期可开挖性满足回填工程要求的回填材料。实际工程中,需根据工期和经济要求选择合理的水泥掺量。

总结了石墨烯及其衍生物在水性体系中的分散性,从耐久性能、力学性能和功能性方面介绍了石墨烯及其衍生物水泥基复合材料的研究现状,并对其研究方向进行了展望。

研究了在碱激发方式下再生黏土砖粉的活性激发效果和机理,探究了活性激发后的再生黏土砖粉用于制备泡沫混凝土的可行性。结果表明:复合碱激发剂可以提高再生黏土砖粉-水泥胶凝材料的28 d抗压强度和活性指数,当复合碱激发剂掺量为3%时,试件的28 d抗压强度和活性指数分别为22.42 MPa和73.3%,激发效果最好;当采用复合碱激发剂时,胶凝材料体系的水化放热速率和水化放热总量低,水化反应时间长,试件的后期强度高;当复合碱激发剂掺量为3%、再生黏土砖粉掺量为40%、水胶比为0.50时,再生黏土砖粉泡沫混凝土的性能满足JG/T 266—2011《泡沫混凝土》的要求。

针对混凝土细观损伤机理进行了研究,将混凝土看作由骨料、砂浆和孔隙组成的细观多相复合材料,通过CT技术对其单轴压缩损伤机制进行了分析,并对所得结果处理后通过MIMICS软件建立了相应三维细观模型,结合ABAQUS工具进行了数值模拟研究。结果表明:数值模拟得到的混凝土损伤图可以较好地反映混凝土试件单轴受压的整个损伤过程;混凝土试件在单轴压缩试验中发生的是张拉-剪切复合破坏,数值模拟得到的应力、应变云图与试验结果相符。

介绍了国内外有关橡胶混凝土力学性能与耐久性能的研究进展,得出了掺入橡胶颗粒后混凝土的力学性能降低,而耐久性能改善的结论,提出了橡胶混凝土的未来研究方向。

采用碱溶液浸泡和煮沸对椰壳纤维进行预处理,研究了处理时长对椰壳纤维吸水率、表面形貌、拉伸强度、弹性模量和表面静摩擦力的影响,并将预处理椰壳纤维掺入到水泥基材料中,研究了预处理椰壳纤维对水泥基材料拉伸性能和弯曲性能的影响。结果表明:与未处理椰壳纤维相比,煮沸处理2 h或碱处理5 h后,椰壳纤维的吸水率分别降低了40.25%、48.56%,拉伸强度分别降低了3.26%、5.54%,弹性模量分别降低了8.71%、3.32%,表面静摩擦力分别提高了209.41%、262.35%;采用浓度为15%的有机硅烷溶液浸泡预处理椰壳纤维后,再将预处理椰壳纤维分别按质量比m碱处理∶m煮沸处理=3∶1、m碱处理∶m煮沸处理=1∶1混掺时,水泥基材料的拉伸强度、弯曲强度较空白组分别提高了76.08%、68.04%。

以Fick第二定律为基础,综合考虑时变、氯离子结合作用、环境温度、混凝土劣化、相对湿度对氯离子扩散系数的影响,结合初始边界条件,建立了一维、二维、三维修正的氯离子扩散理论模型。通过模拟氯离子在混凝土中的多维扩散,对比分析了不同服役年限、水胶比、掺合料掺量等对氯离子扩散的影响,并通过工程实例和试验论证了模型的准确性。