以磷尾矿为主要原料烧制轻质陶粒, 设计了磷尾矿轻质陶粒的原料配比, 并通过烧结工艺正交优化试验, 研究了预热温度、预热时间、烧结温度、烧结时间对陶粒性能的影响, 研制出高强磷尾矿轻质陶粒。以其为集料制备轻质超高强混凝土, 研究了胶凝材料组成对轻质超高强混凝土性能的影响。结果表明: 预热温度对磷尾矿轻质陶粒的强度和堆积密度的影响显著, 烧结温度则对吸水率的影响显著; 当原料中磷尾矿为53. 81%, 粉煤灰为23. 01%, 助熔组分为8. 12%, 硬脂酸为15%, 并以最优烧结制度(预热温度410 ℃, 预热时间25 min, 烧结温度1 180 ℃, 烧结时间20 min)时制备的陶粒筒压强度达7. 2 MPa, 吸水率为8. 6%, 堆积密度758. 9 kg/ m³, 各项性能均满足《轻集料及其试验方法 第1 部分: 轻集料》(GB/ T17431. 1—2010)轻集料及其试验方法中密度等级为800 的要求。水泥、 粉煤灰和硅灰用量分别为777、166、166 kg/ m³, 水胶比0. 19, 轻细集料、黄沙、江沙用量分别为493、74、49 kg/ m³, 减水剂掺量1. 9%时, 制备的混凝土工作性能优异且强度高, 坍落度为225 mm, 扩展度为625 mm, 28 d 抗压/ 抗折强度为115. 4 MPa/15. 8 MPa, 干表观密度为1875 kg/ m³, 达到了轻质超高强混凝土水平。

为探讨粉煤灰、硅灰掺量对自密实混凝土工作性能和力学性能的影响, 对单掺粉煤灰自密实混凝土和复掺粉煤灰硅灰自密实混凝土进行了工作性能测试、抗压强度和抗折强度试验。结果表明: 粉煤灰和硅灰的掺入可以提高水泥浆体的流动性, 改善自密实混凝土的填充性、间隙通过能力和抗离析性能;3d龄期时,自密实混凝土的抗压强度和抗折强度随粉煤灰掺量增大均呈逐渐下降的趋势; 28d龄期时,自密实混凝土抗压强度和抗折强度随粉煤灰掺量增大均呈先增后减的趋势; 粉煤灰掺量为30%、硅灰掺量为4%时, 复掺粉煤灰硅灰自密实混凝土工作性能达到最优, 复掺粉煤灰硅灰自密实混凝土28d 龄期抗压强度和抗折强度达到峰值55.60 和8.08 MPa, 并建立了自密实混凝土抗折强度和抗压强度之间的线性回归关系模型为fcf =8.9507+0. 3078fcu 。

为研究钢-碳连续纤维复合筋(SFCB)混凝土梁在重复荷载作用下的变形性能, 对SFCB 混凝土梁进行重复荷载下的弯曲试验, 分析试验梁在不同荷载水平重复作用下的破坏模式、荷载挠度反应及刚度退化规律等。试验表明: SFCB 混凝土试验梁会出现因锚固不足而引发的弯剪破坏特征, 有限的荷载重复作用对试验梁极限承载力没有明显影响。SFCB 混凝土试验梁屈服后恢复性能比普通钢筋混凝土试验梁优越;钢芯屈服前, 现行规范中SFCB 混凝土梁挠度计算值与试验值较为接近, 钢芯屈服后, 计算值逐渐小于试验值, 荷载越大差异越为明显, 应充分考虑SFCB 弹性模量的变化和相对滑移的影响。

预应力FRP 能够主动产生约束应力, 增加结构的受力与抗疲劳性能, 其中预应力损失是影响预应力FRP 加固系统效率的关键因素。对预应力锚具目前的研究现状进行了论述, 回顾了FRP 在结构加固与试验测试过程中预应力损失的研究现状, 发现锚具的变形滑移、FRP 与加固构件摩擦产生的预应力损失占FRP 总损失比例较大, FRP 材料自身松弛、外界环境变化、加固构件的变形等产生的预应力损失占FRP 总损失比例较小。提出了对FRP 加固中预应力损失研究方法和意见, 并对今后拟开展的研究工作提出了建议与展望。

采用聚合物对水淬锰渣包覆改性, 将包覆改性后水淬锰渣与玻化微珠组成复合骨料制备复合保温砂浆。研究了包覆改性溶液对水淬锰渣吸水率的影响, 改性锰渣掺量、胶凝材料配合比以及发泡剂掺量对保温砂浆性能的影响; 利用SEM 分析改性前后锰渣表面形貌的变化和胶凝材料水化产物的形貌。试验结果表明: 使用质量比为1 ∶3的苯丙乳液与有机硅母液作为复合改性溶液时, 改性锰渣的吸水率为 5. 34%, 憎水效果最好; 复合保温砂浆中, 改性锰渣最佳外掺量为 75%, 锰渣微粉与粉煤灰的最佳比例为4 ∶1, 发泡剂最佳掺量为 0. 1%, 制备的复合保温砂浆28d抗压强度为1.1MPa、干密度为436 kg / m³ 、导热系数为0.079 W/ (m·K), 符合《无机轻集料砂浆保温系统技术规程》(JGJ 253—2011)中Ⅱ型砂浆的要求。

鉴于ＦＲＰ筋与钢筋之间、珊瑚混凝土与普通混凝土之间的物理力学特性差别，现有的钢筋－混凝土粘结滑移理论无法准确描述ＦＲＰ筋－珊瑚混凝土间的粘结滑移行为。在已有研究成果和试验的基础上，建立了适用于ＦＲＰ筋与珊瑚混凝土粘结滑移本构模型，并求解基于该模型上升段的粘结－滑移微分方程解答，利用该模型推导出ＦＲＰ筋在珊瑚混凝土构件中的最小锚固长度的理论公式，并引入珊瑚混凝土修正系数。结果表明：该模型测算结果与试验数据吻合良好，研究成果为ＦＲＰ筋与珊瑚混凝土的粘结理论研究提供了有益的参考。

针对工程中机制砂云母含量高的问题, 通过按不同比例混掺不含云母与含云母的机制砂的方法控制机制砂中云母含量, 系统研究了机制砂云母含量对混凝土工作、 力学和干缩性能的影响规律, 提出掺入增强剂的方式对含云母机制砂混凝土进行改性, 用SEM 对28 d 硬化砂浆微观形貌进行分析。结果表明: 在固定用水量的情况下, 混凝土减水剂掺量随着机制砂中云母含量的增加而增大, 抗压强度随云母含量增大而降低; 机制砂中云母含量对混凝土干缩率影响较小; 掺入一定量的增强剂可以明显改善混凝土工作性能和抗压强度。 砂浆微观形貌显示, 含云母机制砂砂浆中云母呈现出薄片状, 而掺增强剂砂浆生成的水化产物包裹在云母颗粒表面, 使砂浆与云母间形成连续致密的过渡区, 从而提升混凝土强度。

为了提高混凝土的抗氯离子侵蚀性能, 通过钢渣粉-矿粉-磷渣粉三元复掺的方式制备了强度等级C40 的混凝土。采用XRD、SEM 和压汞法等手段研究了钢渣粉-矿粉-磷渣粉三元复掺对混凝土水化产物、微观结构和孔隙率的影响。结果表明: 在等质量替代 60%水泥时, 当钢渣粉、矿粉、磷渣粉掺量比为1∶1 ∶1 和1 ∶3 ∶2时(G20k20 和G10k30 组), 其28d强度分别为空白组的108%、117%, 电通量为1575、840C, 低于空白组的1659C; 56d 强度分别为空白组的106%、104%, 电通量分别为537、358C,远低于空白组的1387C。该复掺方式充分利用了钢渣、磷渣等固体废渣,解决了混凝土中掺入钢渣粉而导致电通量高的问题, 从而提高了混凝土的抗氯离子侵蚀能力,为码头、人工鱼礁、海岛工程等建设提供优质高抗蚀掺合料。

采用四周约束平板法测试系统，研究了粉煤灰、矿渣及硅灰不同掺量比对高性能混凝土早期塑性开裂的影响，同时对其开裂机理进行了研究探讨。试验结果表明：粉煤灰和矿渣的掺入对混凝土早期塑性开裂均有很好的抑制作用，粉煤灰的抑制效果要优于矿渣；硅灰的掺入加剧了混凝土的早期塑性开裂，并随着掺量的增加开裂愈加明显。

针对宁夏地区废旧沥青混凝土再生利用效率低的问题, 以AC-10 沥青混凝土为对象, 试验研究了掺量为30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%和65%的RAP 对沥青混凝土路用性能影响的规律。对40%RAP 掺量的沥青混凝土掺入1%、3%、5%和7%的再生剂, 研究其对恢复废旧沥青混凝土性能的变化规律。通过马歇尔试验和车辙试验研究了沥青混凝土的力学性能和高温稳定性。试验结果表明: 随着RAP 掺量的增加, 沥青混凝土动稳定度呈先增加后减小的趋势, 当沥青混凝土中掺入40%RAP 时, 其动稳定度的值达到峰值1 984 次/ mm; 当沥青混凝土中掺入40%RAP 和1%的再生剂时, 其最大稳定度达到峰值16. 71 kN, 相对于再生剂掺量为零的沥青混凝土增幅为35. 2%, 再生剂掺量为3%时, 其动稳定度达到峰值2 643 次/ mm, 沥青混凝土的抗车辙能力最大。

采用硅灰、粉煤灰、废石粉单掺及三元复合等质量代替部分水泥, 研究其对透水混凝土力学性能、透水系数及砂浆流动性的影响。结果表明: 随着硅灰掺量增加, 砂浆流动度先增加后减小, 透水混凝土强度逐渐增大, 透水系数先减小后增大, 当硅灰掺量超过6%时, 强度不再增加, 透水系数增大, 砂浆流动度 下降; 随着粉煤灰掺量的增加, 砂浆流动度不断增加, 透水混凝土强度与透水系数不断降低, 单掺粉煤灰时, 掺量不宜超过10%; 随着废石粉掺量的增加, 透水混凝土的抗压强度先增加后减少, 透水系数一直减小, 在掺量为 15%时强度最高。硅灰-粉煤灰-废石粉三元复合体系中, 掺6%硅灰、10%粉煤灰、10%废石粉的透水混凝土, 砂浆流动度为162mm, 28d 强度达到38. 4 MPa, 透水系数达到 4. 4 mm/ s。SEM 分析发现, 三元复合体系主要水化产物有水化硅酸钙凝胶和板状氢氧化钙, 还有少量针状钙矾石, 各水化产物之间连接较好, 浆体密实, 水化产物发育较好, 浆体水化较完全。

为解决精炼钢渣的无害化和资源化利用问题, 以精炼钢渣为研究对象, 针对其颗粒偏细、低活性、存在六价铬等重金属成分及在公路应用中易于开裂等特点, 研发专用碱激发剂制备低收缩抗裂钢渣路面基层材料, 通过室内试验测试其力学性能并验证其安全性。结果表明: 水泥稳定钢渣混合料中水泥的最佳掺量为8%; 3%激发剂掺量(NaOH 碱激发组)、水泥掺量8%的水泥稳定钢渣路面基层材料7d无侧限抗压强度达到6. 19MPa, 弯拉强度及劈裂强度也分别达到2.13 和0.93 MPa,均满足规范要求,且其干缩稳定性也明显优于未添加激发剂的水泥稳定精炼钢渣试件; 激发剂对钢渣安全性也有改善效果, 可显著降低水泥稳定钢渣浸出试验中的重金属析出量。

为了研究橡胶颗粒掺量和粒径对橡胶砂混合土抗剪强度的影响, 对不同粒径的橡胶颗粒与砂土混合配置成橡胶砂混合土进行了三轴固结排水剪切试验。结果表明: 在砂土掺入橡胶颗粒可提高土体抗剪强度, 混合土的强度随着橡胶颗粒掺量的增加呈现先增大后减小的趋势, 掺量为30%时强度最大, 而当橡胶颗粒掺量达到40%后, 混合土强度呈现显著降低趋势; 1~3 mm 粒径的橡胶颗粒与细砂组成的混合土的抗剪强度最大, 且掺入1~3 mm 粒径橡胶颗粒的混合土强度优于掺入2~4 mm 橡胶颗粒的混合土; 橡胶砂应力应变曲线呈应变软化特征, 随着橡胶颗粒与砂土粒径比的增大, 其应力应变曲线软化特性逐渐明显; 橡胶砂混合土破坏应变随橡胶颗粒掺量的增加呈递增趋势。

针对重构钢渣中C2S 矿物早期水化活性不高, 在以石灰和铝矾土作为调质组分对钢渣进行物相重构的基础上, 选用BaO 对重构钢渣的矿物相进一步活化。利用X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X 射线光谱(EDS)等研究Ba2+的引入对重构钢渣矿物组成和形貌的影响, 及其水化放热行为和水化活性。结果表明: 引入Ba2+促使重构钢渣矿物中C2S 相和铁铝酸盐相的衍射峰增强, 晶体发育良好、晶粒排列紧密, 同时Ba2+对β-C2S 具有稳定作用; 胶凝性矿物可固溶部分MgO 随着BaO 掺量的提高固溶能力增强, 重构钢渣中游离氧化镁含量降低; 当BaO 掺量为4%时, 重构钢渣的水化活性最好, 28d的活性指数从91. 3%提高到106. 8%, 此时的抗压强度为50. 2 MPa。

共设计制作了两组12 根混凝土短柱进行轴压试验, 以约束类型、 约束间距和混凝土强度等级为参数, 研究了其轴压承载能力和破坏形式。结果表明: CFRP(碳纤维增强塑料)条带约束短柱与普通箍筋约束短柱的受力过程和破坏形态相似, 与普通箍筋约束短柱相比, CFRP 条带约束对轴压短柱拥有良好的约束效果, 极限承载力均保持在较高水平; 随着约束间距的减小和混凝土强度等级的增大, 约束短柱的极限承载力显著提高; 当采用强度等级较低的C30 混凝土时, CFRP 条带约束短柱的延性更理想。在此基础上, 提出了CFRP 条带约束混凝土强度修正系数, 并推导了承载力公式, 吻合度较好。

研究了高吸水高保水可控释水的聚合物内养护材料对高石粉含量机制砂砂浆性能的影响。通过单因素实验, 分析了高保水聚合物掺量、吸水程度和石粉含量对砂浆稠度及环式限制收缩等性能的影响规律,并对内养护作用后的样品进行了微观形貌分析。结果表明: 当高保水聚合物掺量为15%、吸水程度为100%、石粉含量为14%、稠化粉掺量在0. 04%时, 砂浆的各项性能较好, 砂浆1 、3、7d 收缩应变值最小,分别为-28、-41、-84με。