开展了养护温度(20℃、40℃、60℃)和粉煤灰掺量(10%、20%、30%)对掺钙镁复合膨胀剂(CM)砂浆膨胀效能的影响研究,并结合微观测试手段,分析了其影响机理。结果表明:CM对温度较为敏感,养护温度越高,CM水化速率越快,膨胀量增幅越大;20~60℃时,粉煤灰可显著抑制CM的膨胀,且粉煤灰掺量越大,对CM的抑制作用越明显;CM中CaO组分反应速率较快,其水化产物Ca(OH)2有效促进了MgO的水化。

通过对4片新型EPS模块浇筑墙体进行轴心和偏心受压试验,研究了试件的破坏形态、极限承载力和变形规律。在试验基础上,利用ABAQUS软件建立了新型EPS模块浇筑墙体有限元模型,并对试件的极限承载力进行了对比分析。结果表明:新型EPS模块内存在连接桥,墙体的破坏首先出现在连接桥处,最终破坏形式为受压区混凝土破坏;随着偏心距逐渐增大,墙体的极限承载力明显降低,应变与普通混凝土墙体的变化相似;有限元分析结果与试验结果吻合良好,可为工程设计提供分析方法和理论依据。

研究了超轻泡沫混凝土结构断层成因及抑制措施。结果表明:水胶比、浆体温度、速凝剂和纤维掺量对超轻泡沫混凝土中结构断层的形成有重要影响;通过改善发泡浆体的性能、优化水温及速凝剂掺量来平衡料浆的发泡速率和凝结硬化速率、添加纤维来提高多孔结构抵抗内应力的能力,均能有效解决超轻泡沫混凝土结构断层问题;适宜的技术参数为:水胶比控制在0.885~0.965之间,水温设定为30℃,速凝剂掺量为6.0%,纤维掺量不低于0.75%。

研究了不同裂缝尺度下无机轻骨料砂浆外墙外保温系统的温度场变化情况,对含预制裂缝宽度为0.05 mm、0.10 mm、0.20 mm、0.30 mm、0.40 mm和0.50 mm的试件进行了160次热雨循环试验,测量了不同裂缝尺度下试件的温度值,分析了各阶段的温度场变化规律。结果表明:与无裂缝情况下相比,试件预制裂缝对基墙温度的变化有一定影响;系统的热物理性能随热雨循环次数的增加而逐渐劣化,裂缝宽度对保温层温度的变化影响很小,仅会对基墙的温度造成一定影响;当裂缝较宽时,基墙将在升温阶段达到较高的温度。

采用正交试验法研究了水胶比、矿粉掺量、纤维掺量和种类对不同配合比纤维增强水泥基复合材料抗折强度、抗压强度和稠度的影响。结果表明:当水胶比为0.25,矿粉掺量为胶凝材料的15%,PVA纤维体积分数为1.5%时,所制备的纤维增强水泥基复合材料的综合性能最优,28 d抗折强度为13.84 MPa,28 d抗压强度为100.10 MPa,稠度为75 mm。

以煤矸石为原料,利用机械球磨法粉碎煤矸石,并将其与不同的化学激发剂混合,制得了活性不一的煤矸石粉。通过正交试验,研究了煤矸石粉掺量、化学激发剂种类和掺量对煤矸石胶砂抗压强度的影响,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了煤矸石粉的矿物组成和微观形貌。结果表明:机械球磨破坏了煤矸石的层状结构,提高了其表面活性;以10%掺量的煤矸石粉等质量替代水泥,并掺入2%的Ca(OH)2激发剂,可加快煤矸石粉的二次水化,对应胶砂试件的抗压强度达到最大。

为进一步推广先张法预应力离心混凝土钢绞线桩(PSC桩)在高烈度抗震区的应用,在PSC桩中加入与钢绞线相同数量的螺纹钢筋,研发了先张法预应力离心混凝土复合配筋钢绞线桩(PSRC桩),并对3种规格共12根管桩试件进行了足尺抗弯及抗剪性能试验,对比分析了PSC桩和PSRC桩在抗裂性能、抗弯(剪)承载力、变形能力及裂缝分布等方面的异同。试验结果表明:非预应力钢筋的配置对管桩抗裂性能影响不大,但可以提高管桩的抗弯和抗剪性能;PSRC桩的开裂弯矩和开裂剪力与PSC桩相近,但极限弯矩和极限剪力则分别提高了约55%和20%;与PSC桩相比,PSRC桩破坏时桩身裂缝数量较多,分布范围较广,但最大裂缝宽度较小。

采用固定水胶比和固定流动度两种方案进行对比试验,研究了不同掺量的玄武岩纤维对复合磷酸镁水泥(MPC)砂浆流动度和力学性能的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察了微观形貌。结果表明:在固定水胶比的情况下,随着玄武岩纤维掺量的增加,MPC砂浆的流动度降低,但力学性能有所提高,且掺量为3.5 kg/m3时,力学性能最优,超过此掺量则增幅下降;在固定流动度而水胶比随纤维掺量增加而增大的情况下,MPC砂浆的力学性能整体呈下降趋势;SEM结果表明,在一定掺量范围内,玄武岩纤维在MPC砂浆中分散均匀,掺量过多则会产生纤维团聚现象;MPC砂浆与玄武岩纤维之间有一定的黏接力和摩擦力,但二者的黏结性或相容性不足;MPC砂浆的水化过程不会对玄武岩纤维造成损伤。

为探究CEA和HME-V外加剂在变温历程实体混凝土结构中抗裂的效果,研究了温度历程对此类混凝土抗裂效能的影响。结果表明:温度历程对CEA和HME-V外加剂补偿收缩变形的影响显著,CEA的膨胀速率随温度的升高而加快,且在开裂风险高的温降阶段无补偿收缩变形作用,HME-V在温升及温降阶段均发挥较好的补偿变形作用,且与混凝土温度历程匹配较好;实际工程宜评估实体结构变温历程条件下CEA和HME-V外加剂的补偿收缩变形能力来优选抗裂效能较好的外加剂,并在满足设计要求的情况下,参考变温历程条件下混凝土强度的发展来确定拆模时间。

采用ISAT(Initial Surface Absorption Test)方法研究了蒸养制度和石粉含量对机制砂混凝土毛细吸水性能的影响。结果表明:相比于标养条件,蒸养会增大机制砂混凝土的毛细吸水能力,但与同养护条件下的河砂混凝土相比,机制砂混凝土的毛细吸水系数更低;静养时间的缩短和恒温温度的升高都会增大机制砂混凝土的毛细吸水系数,合适的静养时间和养护温度分别为4 h和50℃;石粉含量对蒸养机制砂混凝土毛细吸水性影响较大,随着石粉含量的增加,蒸养机制砂混凝土的毛细吸水系数先变小后变大,合适的石粉含量为10%。