研究了钢渣和粉煤灰对C30重晶石防辐射混凝土工作性、力学性能、收缩性能、抗冻性能、抗碳化性能以及抗渗性能的影响。结果表明:重混凝土的坍落度随粉煤灰掺量的增加而增加,随钢渣掺量的增加而降低;重混凝土的28 d抗压强度随粉煤灰掺量的增加而先增加后降低,粉煤灰掺量为30%时,28 d抗压强度最大;重混凝土的收缩随钢渣和粉煤灰掺量的增加而降低,粉煤灰掺量为40%、钢渣掺量为30%时重混凝土的60 d收缩最小,为191με;钢渣掺量为30%、粉煤灰掺量为40%时重混凝土冻融循环后的相对动弹性模量降低最小,抗冻性能最好;重混凝土的28 d碳化深度随粉煤灰掺量的增加而线性增加;重混凝土的渗水高度随钢渣和粉煤灰掺量的增加而降低,粉煤灰掺量为40%、钢渣掺量为30%的重混凝土渗水高度最小,为基准组的9.3%,抗渗性能大幅提高。

基于低场核磁共振技术,研究了聚丙烯纤维掺量分别为0、0.6 kg/m^3、0.9 kg/m^3和1.2 kg/m^3以及粗骨料取代率为40%的煤矸石混凝土在冻融作用下T2谱面积的分布与变化特征、内部微观孔结构分布特性以及孔隙冻融损伤规律。结果表明,随着冻融循环次数的增加,T2谱整体呈右移趋势,即向大孔隙方向偏移,且T2谱面积逐渐增大的同时第一峰面积所占百分比在减小,第二峰和第三峰面积所占百分比在增加,表明冻融循环使煤矸石混凝土内部的大孔隙大幅增加,内部出现了明显的冻融损伤;0.6 kg/m^3的聚丙烯纤维对煤矸石混凝土内部孔隙的细化作用最好。

以轻骨料混凝土技术为基础,开展装配式建筑预制轻质保温墙体系统设计,并对保温墙体系统性能进行了综合测试分析。研究结果表明:与相同强度等级的普通混凝土相比,轻骨料混凝土保温墙体的防水性能不及普通混凝土,其与FRP拉接件的抗拉拔承载力和抗剪承载力分别降低了12%和13%,系统自重减轻了23%;设计了由轻骨料混凝土内叶墙板100 mm、XPS保温板40 mm、轻骨料混凝土外叶墙板55 mm和面砖饰面层组成的预制轻骨料混凝土夹心保温外挂墙板系统,可满足65%的建筑节能设计要求和防水要求。

为了提高钢渣的资源化利用率,利用钢渣制备了矿物掺合料,测试了钢渣粉自身的性能指标,并用钢渣粉取代矿粉配制了C30混凝土,研究了钢渣粉对混凝土力学性能、体积稳定性和耐久性能的影响。结果表明,钢渣粉的掺入可降低胶凝材料体系的总水化热,但对外加剂饱和掺量点和经时损失率影响较大。利用钢渣粉取代矿粉对混凝土的出机工作性影响不大;随着钢渣粉掺量的增多,混凝土的早期强度低,后期强度增进量较大;掺钢渣粉混凝土的收缩率、氯离子渗透系数及碳化深度均高于基准组;将钢渣粉作为矿物掺合料配制混凝土时需控制其掺量。

从混凝土劈拉疲劳、疲劳损伤、黏结滑移本构模型三个角度总结了混凝土疲劳性能的研究进展,发现斜向配箍和加入钢纤维都可以提高混凝土的抗疲劳性能。比较了三种疲劳损伤理论,其中,概率疲劳损伤理论较符合实际,可以用来计算循环荷载下的损伤累计值,另外,对比分析了国内外几种可信度较高的黏结滑移本构模型,发现这些模型趋势大致相同,但峰值存在差异,并提出了引起差异的因素。

通过单因素试验研究了剑麻纤维掺量(0、0.5%、1.0%、1.5%)、粉煤灰掺量(30%、40%、50%、60%)、水胶比(0.25、0.30、0.35、040)和砂胶比(0.3、0.4、0.5、0.6)对ECC抗渗性能的影响。结果表明:随着剑麻纤维掺量、水胶比和砂胶比的增加,试件的抗渗性能先提高后降低;随着粉煤灰掺量的增加,试件的抗渗性能下降;最佳的剑麻纤维掺量、粉煤灰掺量、水胶比和砂胶比分别为0.5%、30%、0.30和0.4。

为了探究低温下矿物掺合料的水化活性,通过净浆抗压强度试验和XRD测试,对比研究了偏高岭土、粉煤灰和矿渣分别在常温[(20±2)℃]和低温(5℃)环境下的水化活性。结果表明:与常温情况相比,低温下,掺矿物掺合料试件中的Ca(OH)2衍射峰增强,Ca(OH)2主峰面积增大,说明低温在一定程度上抑制了胶凝体系的水化程度;低温对粉煤灰的早期水化活性降低最明显,其次是偏高岭土,对矿渣的早期水化活性影响相对较小;低温对偏高岭土的后期水化活性降低最明显,其次是粉煤灰,对矿渣的后期水化活性影响相对较小。

为改善简支T梁损伤累积导致的抗弯、抗剪承载能力不足等问题,提出了采用超高性能混凝土(UHPC)U形三面包裹T梁底板和腹板的加固方案,建立了T梁加固前和采用加固后的非线性有限元模型,进行了四点弯曲试验及抗剪试验数值模拟,通过对比加固前后荷载-位移曲线,分析了加固前后的抗弯、抗剪性能。结果表明:基于ABAQUS软件模拟T梁抗弯剪试验的准确性较高,可用于后续桥梁的加固分析;采用C120、C150强度等级UHPC加固后的T梁在极限抗弯承载能力上较加固前分别提升了69%、77%;在相同剪跨比下,加固后T梁的抗剪承载力和抗变形性能显著提升;加固后有效地抑制了损伤的发展,为T梁提供了较大安全储备。

研究了不同温控材料(WK)掺量(0、0.3%、0.4%、0.5%)对掺MgO膨胀剂的水泥净浆水化热特性、砂浆限制膨胀率及抗压强度的影响,并分析了材料的温度敏感性及WK对MgO膨胀剂的影响机理。结果表明:掺WK后,相较于单掺MgO膨胀剂,水泥净浆水化放热得到抑制,但随着MgO膨胀剂掺量的增加,这种抑制作用受到一定程度的削弱;当入模温度为20℃和30℃时,M-MgO复掺0.4%的WK对水泥净浆水化热温度的抑温率分别为35.6%和48.1%;在20℃和60℃养护条件下,M-MgO复掺0.4%的WK,相较于单掺M-MgO,砂浆的120 d限制膨胀率分别增长了0.014%和0.028%;WK的掺入会降低砂浆的早期强度,且随掺量的增大,强度损失越明显,但对后期强度无不利影响;WK对MgO膨胀剂水化有一定的激发效果,通过改变MgO膨胀剂的水化历程,影响水化产物的生成速率,进而改变了结构的密实度。

为提高仿古建筑的施工质量和施工效率,基于实际工程项目,研发了预制弧形屋面构件,结合二次深化设计,从构件生产、框梁浇筑、施工安装等方面介绍了相关工艺要点,可为仿古建筑的工业化发展提供参考。