介绍了国内外纤维-聚合物混凝土的研究进展,总结了纤维-聚合物混凝土的力学性能、韧性、耐久性能等,分析了纤维-聚合物混凝土的改性机理。最后,鉴于纤维-聚合物混凝土相比普通混凝土具有良好的韧性及耐久性能,对纤维-聚合物混凝土在软岩巷道中的应用进行了展望。

对掺加1%聚丙烯纤维及未掺纤维的两组陶粒混凝土试件,分别进行了清水冻融和3%NaCl溶液冻融试验,观察了冻融循环后试件的外观变化形态,测试研究了试验过程中试件的相对动弹性模量、质量损失率、剩余抗压强度等损伤量的变化规律。研究结果表明:相同冻融次数时,与清水冻融环境比,氯盐冻融环境下试件的剥蚀和骨料外露现象更明显,相对动弹性模量、质量损失率、剩余抗压强度等指标退化更为严重;掺入聚丙烯纤维可明显改善陶粒混凝土的抗冻性能。分别以相对动弹性模量和剩余抗压强度作为损伤变量,建立了能反映冻融损伤进程的陶粒混凝土冻融损伤模型,参数拟合精度较高。

通过塑性强度、静态屈服应力和跳桌流动度的经时变化试验,研究了纳米黏土与减水剂协同作用对3D打印水泥基材料(3DPC)建造性的影响,并以流变性能为参考依据,建立了3DPC建造性的评价指标。结果表明,复掺纳米黏土和增黏型聚羧酸减水剂的3DPC经时塑性强度和经时静态屈服应力均随纳米黏土掺量增加而提高,纳米黏土的适宜掺量为0.8%;当静态屈服应力时变速率为2.0~4.2 Pa/s时,可实现3DPC的挤出性与建造性的协同;在可打印、可建造窗口时间内,3DPC的跳桌流动度为170~190 mm。掺用纳米黏土和增黏型聚羧酸减水剂对3DPC的流变参数进行调控是提高3DPC建造性的有效途径。

探讨了膨胀剂掺量、养护条件和界面状况对湿接缝混凝土的力学强度、变形特征、界面黏结强度及黏结抗渗性能的影响。试验结果表明:限制养护条件下微膨胀混凝土力学强度较同龄期自由养护试件均有提高,外部约束有利于提高其力学强度;养护条件对湿接缝混凝土的变形性能具有显著影响,工程应用中湿接缝混凝土应进行不少于14 d的湿养护;光面、粗糙面和界面剂处理三种接缝界面状态下,粗糙面试件的黏结劈裂抗拉强度和黏结抗渗性能最高,光面试件最低。涂刷界面剂后黏结劈裂抗拉强度略高于光面试件,但是黏结抗渗性能明显优于光面试件,渗透系数比光面试件降低了73.5%。

制备了不同掺量的镍铁渣混凝土,对其抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量和干燥收缩进行了测试,并使用压汞法对同配比净浆的孔结构进行了表征。结果表明,镍铁渣混凝土的抗压强度随镍铁渣掺量的提高出现先提高后下降的现象,这与孔结构变化有显著关系。当镍铁渣掺量在20%以上时,混凝土早期强度增长较为缓慢,经90 d龄期养护后基本可以弥补早期形成的强度差。镍铁渣的掺入降低了混凝土的劈裂抗拉强度,但混凝土的弹性模量提高。蒸汽养护可以一定程度激发镍铁渣的活性,但并不能弥补其取代水泥造成的强度损失。20%掺量以内的镍铁渣混凝土具有比纯水泥混凝土较小的干燥收缩,这与镍铁渣掺入后混凝土孔隙率降低、弹性模量提高等相关。

选取钢纤维和玄武岩纤维进行试验,研究了两种纤维掺量以及硅灰掺量对超高强水泥基复合材料抗压抗折强度、疲劳性能以及体积收缩率的影响。结果表明,纤维和硅灰的加入能有效改善水泥基材料的力学及收缩性能,钢纤维对水泥基材料强度提升较大,但玄武岩纤维表现出与材料更好的相容性,1.5%钢纤维、0.1%玄武岩纤维改善效果最明显,抗折、抗压强度分别提高了12.6%、3.0%和21.2%、2.7%,体积收缩率降低了12.2%、5.4%,且1.5%钢纤维的疲劳寿命是不掺纤维的近4倍,最大跨中挠度曲线呈现明显的阶段性特征;8%硅灰改善效果最大,抗折、抗压强度分别提高了13.3%、10.4%,体积收缩率降低了28.8%。

装配式混凝土结构由于质量可靠、生产效率高、抗震性能好,近年来在国内得到快速发展。框架柱作为框架结构的重要受力构件,预制柱之间的连接节点则更是其关键部位,节点连接的受力可靠性将决定整体结构的抗震能力,节点连接的构造合理性将影响施工效率与质量。结合近年来国内外装配式混凝土框架柱连接节点领域的发展概况,从试验研究与数值模拟两方面进行总结,并分析了仍然存在的问题及未来发展方向,为我国装配式混凝土框架结构的发展提供参考。

使用沙漠砂制备了纤维增强水泥基材料,采用正交试验法研究了沙漠砂掺量、粉煤灰掺量、可再分散性乳胶粉掺量、纤维掺量以及水胶比对抗压强度和抗折强度的影响,并确定了最优配合比。采用单因素试验法探讨了石英砂取代沙漠砂对纤维增强水泥基材料力学性能的影响。试验结果表明,纤维掺量是影响沙漠砂纤维增强水泥基材料抗压、抗折强度指标最显著的因素;相比于石英砂,使用沙漠砂制备的纤维增强水泥基材料的抗折强度和劈裂抗拉强度均得到提高,但抗压强度降低。

基于传热学理论,利用红外热成像检测技术对钢板组合剪力墙界面脱空问题进行了研究。结果表明,采用主动式热激励和被动式热激励加热两种方式可以有效识别出钢板组合剪力墙界面脱空的缺陷位置和尺寸,当钢板壁厚为1 mm时,可识别1 cm^2以上的缺陷;钢板壁厚为3 mm和5 mm时,可识别4 cm^2以上的缺陷。合理控制热激励功率和时间可以有效减小缺陷尺寸识别的误差率。结合工程实际,红外热成像法可以识别出钢板组合剪力墙界面脱空缺陷及未浇筑区域,便于在浇筑混凝土时进行实时跟踪检测。

研究了不同种类、形态的秸秆和粉煤灰复掺对混凝土的工作性、力学性能和保温性能的影响。结果表明,秸秆会降低混凝土的坍落度、表观密度、强度和导热系数,而粉煤灰的掺入能够提高秸秆混凝土的坍落度,但降低其表观密度、强度和导热系数;掺秸秆粉混凝土的工作性、强度和保温性能优于掺秸秆条混凝土;三种秸秆中,掺油菜秸秆混凝土的工作性、强度和保温性能均优于小麦秸秆和玉米秸秆。