研究了高温作用下素混凝土、玄武岩纤维混凝土、玄武岩-高吸水树脂混凝土及玄武岩-纤维素混杂纤维混凝土的力学性能,建立了高温作用后混凝土的抗压强度预测模型。结果表明:纤维的掺入能够提高混凝土的耐高温性能;对于抗压强度,玄武岩-纤维素混杂纤维混凝土的抗压强度值最高,400℃时,其抗压强度相较素混凝土提高了36.3%;对于抗折强度,玄武岩和高吸水树脂混掺对混凝土抗折强度的提升效果最优;建立的高温作用下混凝土抗压强度预测模型的精度较高。

介绍了稻壳灰的制备方法及基本性质,总结了稻壳灰对混凝土耐久性能、力学性能和工作性的影响,分析了稻壳灰对混凝土性能的作用机理,并对稻壳灰混凝土的未来研究方向进行了展望。

采用海水、海砂分别替代淡水、河砂制备了海水海砂混凝土(SSC),研究了耐碱玻璃纤维(GF)掺量和粉煤灰掺量对SSC抗压强度和劈裂抗拉强度的影响,并基于灰色关联理论建立了双因素影响下的抗压强度和劈裂抗拉强度预测模型。结果表明:与普通混凝土相比,SSC的7 d抗压强度较高,28 d抗压强度较低;单掺粉煤灰或GF时,随着相应掺量的增加,试件的抗压强度和劈裂抗拉强度基本先增大后减小;与单掺粉煤灰相比,单掺GF对SSC抗压强度和劈裂抗拉强度的提高效果较好;复掺GF与粉煤灰时,当GF、粉煤灰的掺量分别为0.24%、10%时,对SSC抗压强度和劈裂抗拉强度的提高效果最显著;建立的NSGM(1,3)灰色预测模型的精度较高,SSC的28 d抗压和劈裂抗拉强度的预测值与试验值的平均相对误差分别仅为2.969%和0.708%。

混凝土与碳纤维的热膨胀系数不同,在温差作用下,两种材料各自的自由变形受到约束,从而产生了温度应力。通常,温度应力随着温差增大而增大。应用ANSYS软件分别对降温温差30℃、40℃、50℃、60℃时碳纤维布约束混凝土的温度应力进行了分析,以期对寒冷地区用碳纤维增强复合材料加固混凝土结构时,对温度应力的控制有所帮助。

为了研究BFRP筋与玄武岩纤维再生混凝土黏结性能,采用正交试验设计方法分析了再生混凝土强度等级、玄武岩纤维短切纱的体积掺合率以及长度对其影响。设计了27组试件,通过中心拉拔试验,得到相应的平均黏结强度值以及自由端滑移量。结果表明,纤维的掺量是影响BFRP筋与纤维再生混凝土拉拔试验自由端滑移的重要因素;同一掺量下,纤维长度为18mm的试件对应的极限黏结强度大于纤维长度为6mm、12mm的试件;玄武岩纤维短切纱体积掺量为0.2%时,对应的黏结性能最好;BFRP筋与纤维再生混凝土的黏结强度随纤维再生混凝土强度等级的提高而增大。

为了研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)约束素混凝土柱体的力学性能,进行了13组试件的轴心受压试验。主要考虑GFRP用量、倒角半径对GFRP约束素混凝土柱体的力学性能的影响,通过试件的试验过程和最终破坏形态可知,GFRP约束素混凝土柱体的强度都有一定程度的提高,延性增大,破坏过程与没包裹GFRP试件相比缓慢;由于试件的棱角处存在应力集中现象,所以随着倒角半径的增加,GFRP约束的试件强度提高幅度逐渐增加,GFRP约束不同倒角半径(0、20、35、50)素混凝土方柱试件的强度提高幅度远不如圆形截面柱,较方形截面柱分别提高了6%、14%、16.9%、20.9%。

为研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)约束素混凝土柱体的力学性能,进行了6组试件轴心的受压试验,主要从GFRP用量、缠绕方式和角度方面考察了GFRP布对约束素混凝土柱体力学性能的影响。试验结果表明,螺旋缠绕试件承载力和延性均有较大提高;采用螺旋与全包约束相结合可以较大提高GFRP布的利用效率;±15°交叉螺旋缠绕的素混凝土柱比6°螺旋缠绕的素混凝土柱表现出更强的承受轴压的能力,但极限应变稍低;剪切裂缝经常发生在试件的45°处;GFRP布在轴向和环向可提供有效的变形和强度,可部分替代混凝土柱中的钢筋。

为了研究BFRP布用量对混凝土短柱轴心抗压性能的影响,进行了单向轴心抗压试验和数值模拟研究。研究结果表明,随着BFRP布用量的增加,混凝土短柱的轴心抗压强度均有不同程度提高;采用ANSYS有限元分析软件能较好地模拟BFRP布约束混凝土短柱的轴心抗压强度。

介绍了一种钢筋混凝土梁抗剪加固的新方法——ETS法,并对16根钢筋混凝土短梁进行了试验研究,探求ETS法的可行性。对比了BFRP筋绑扎、BFRP筋灌胶(ETS法)、普通钢筋绑扎插入式三种加固的试件与未加固试件的抗剪性能;通过加固筋的应变,研究了加固筋的利用率。研究结果表明钢筋混凝土短梁采用ETS法加固后,加固筋的存在延缓了试件裂缝的发展,提高了开裂荷载和抗剪承载力,减小了短梁的跨中挠度,表现出良好的受力和变形性能。