利用GCTS动态岩石三轴仪试验系统对混凝土试件进行了单轴条件下不同应力幅值和频率的周期疲劳荷载试验,研究了混凝土疲劳损伤破坏特征、变形机理及能量演化规律。结果表明:增大疲劳幅值与频率,混凝土更容易发生疲劳损伤破坏;单轴疲劳荷载作用下试件破坏主要分为初始加载阶段、疲劳循环阶段和疲劳破坏阶段三个阶段,其中,疲劳破坏阶段试件的弹性模量降低,滞回环面积增大,弹性能密度降低,耗散能密度增大,出现多条拉伸裂纹与贯通裂纹,直至发生损伤破坏;随着疲劳幅值及频率增大,试件破坏时的总能量密度及耗散能密度增幅增大;根据疲劳荷载作用下不同循环阶段的能量演化规律可以预测混凝土的疲劳损伤过程。

基于基本需水率试验方法,测试了不同材料组成下砂浆的基本需水率和堆积密实度,分析了石粉含量、粉煤灰掺量、级配、体积砂率对砂浆堆积密实度的影响,建立了基于上述4个变量的砂浆基本需水率预测模型和堆积密实度预测模型,并通过试验验证了预测模型的准确性。此外,采用常用的湿测法对砂浆的堆积密实度进行了测试,其结果与所提出的基于基本需水率法的测试结果以及预测模型的计算结果吻合度较高,证明了基于基本需水率的砂浆堆积密实度测试方法的可行性。

通过对传统管桩截面进行凹面化处理,设计了罗马柱式预应力混凝土桩(罗马桩),并采用理论计算、试验验证和数值模拟相结合的方式,探究了罗马桩的抗弯性能。结果表明:同等条件下,罗马桩截面周长更长,可增加桩身与土体的接触面积;利用结构等效法可简化罗马桩截面参数的计算;罗马桩的抗弯性能与传统管桩相当。

为探索芯模振动成型高强混凝土排水管的可行性,结合实际生产经验,确定了C70混凝土配合比和芯模振动成型参数,试制了6根公称内径为1500 mm的钢筋混凝土排水管,在覆盖淋水和自然养护条件下,分别测试了同条件养护立方体试块和管体芯样强度。结果表明:芯模振动工艺在满足质量控制要求情况下,可以成型高强混凝土的排水管;覆盖淋水养护较自然养护更有利于管体混凝土强度的增长。

为降低喷射混凝土施工回弹率、提高其早期力学性能和长期耐久性能,结合铁路隧道复合式衬砌结构体系对喷射混凝土的性能要求,研发了喷射混凝土用功能材料,并提出低回弹高早强喷射混凝土制备技术。通过试验室试验和工程应用案例,验证了该功能材料配制技术的可行性和使用效果。试验室试验结果表明:喷射混凝土的施工回弹率与其流变参数密切相关,所研发的功能材料与速凝剂复掺可显著提高喷射混凝土的早期力学性能和耐久性能,并降低施工回弹率。工程应用结果表明:采用本文提出的技术后,所制备的隧道初支喷射混凝土的施工回弹率≤10%,喷射混凝土8 h抗压强度≥10 MPa,24 h抗压强度≥15 MPa,56 d电通量<1200 C,满足隧道高性能混凝土的施工要求。

在相关研究的基础上归纳总结了建筑3D打印胶凝材料的工程性能,包括可打印性、力学性能等,其中,可打印性包括流动性、可挤出性、可建造性、凝结时间、一次打印长度、挤出形态质量等;力学性能包括抗折强度与抗压强度。此外,选取可打印性与力学性能所包含的指标作为影响因子,利用层次分析法确定了因子权重,提出了因子赋值标准及评价结果分级标准,建立了建筑3D打印胶凝材料的工程性能评价体系,并设计正交试验计算性能指标值,对材料的工程性能进行了评价,可为3D打印胶凝材料工程性能相关研究提供参考。

为了研究超高性能混凝土(UHPC)钢-混结合段在混合梁斜拉桥中应用的可行性,采用1∶1节段模型进行了试验,研究了UHPC的工作性、力学性能和收缩性能,并对UHPC钢-混结合段的浇筑质量进行了检测。结果表明:UHPC的工作性、力学性能和收缩性能均满足工程相关要求;除了人为设置的脱空区域外,其他区域的UHPC与钢板之间结合紧密,且UHPC的表观质量良好。

为研究蒸压加气混凝土板生产时料浆发气过程中钢筋位移变化量及变化趋势与发气状态之间的对应关系,通过时间-钢筋位移曲线定量表征料浆的发气状态,以期为发气和稠化过程的检测和控制提供参考。

采用正交试验法研究了防水剂掺量、减水剂掺量、聚丙烯纤维掺量和水胶比对混凝土路面砖力学、抗冻及抗盐冻性能的影响。结果表明:随着防水剂掺量的增加,试件的抗折强度先增大后减小,强度损失率和单位面积质量损失减小;随着减水剂掺量的增加,试件的抗折强度增大,强度损失率和单位面积质量损失减小;随着聚丙烯纤维掺量的增加,试件的抗折强度增大,强度损失率和单位面积质量损失减小;随着水胶比的增加,试件抗折强度先增大后减小,强度损失率先减小后增大,单位面积质量损失增大;综合考虑力学性能、抗冻性能和抗盐冻性能,推荐混凝土路面砖的防水剂掺量为2.0%、减水剂掺量为2.0%、聚丙烯纤维掺量为0.5%、水胶比为0.25。

研究了聚丙烯酰胺(PAM)对水泥浆体流动度的影响规律,测试了水泥颗粒的粒径分布、水泥浆体的流变参数和水泥颗粒对减水剂的吸附率,分析了PAM影响机理。结果表明:微量的PAM可使水泥浆体的流动度显著下降;PAM促进了水泥浆体絮凝、提升了水泥浆体的黏度是造成水泥浆体流动度不良的主要原因。