研究了再生骨料自密实混凝土堆石墙体在静荷载作用下的力学性能及破坏形态,结果表明,再生骨料自密实混凝土墙体具有较高的承载力,特别是抗压强度远远大于普通毛石砌体,而且自密实混凝土和再生骨料之间的粘结性能良好;其破坏形态与天然大直径骨料堆石混凝土相近,破坏性质亦属于脆性破坏,但下降段较缓。再生骨料自密实堆石混凝土可取代普通毛石砌体,其工程应用前景广阔。

采用梁式黏结试件,研究了钢筋锈蚀率、钢纤维体积率、混凝土的强度等级以及钢纤维混凝土腐蚀后疲劳黏结性能。试验结果表明,钢筋锈蚀水平低时,抗黏结疲劳能力有一定程度的提高,钢筋锈蚀水平程度增大时,抗黏结疲劳能力有所降低;随着钢纤维的掺入和混凝土强度的提高,钢筋与混凝土之间的抗黏结疲劳能力随之提高。通过用荷载-滑移量滞回曲线描述,得到了黏结疲劳损伤过程大致可分为三个阶段,即初始滑移量阶段、稳定发展阶段和迅速发展至破坏阶段;疲劳荷载作用下构件的黏结刚度逐渐退化;随着钢纤维掺量的增加,滞回环曲线形状更加饱满,表明纤维可以有效提高结构或构件的塑性变形能力。

采用常温、自然环境养护条件,对不同龄期的ECC进行了立方体抗压强度的试验研究,研究了纤维掺量、粉煤灰掺量、水灰比对抗压强度的影响。试验结果表明,国产纤维掺入后,降低了ECC的抗压强度,而进口纤维掺量和种类对ECC的28d立方体抗压强度影响较小;ECC水灰比越小,抗压强度越大,与水胶比没有直接关系;减水剂掺量增加可以提高ECC的28d立方体抗压强度。当粉煤灰掺量是水泥用量的3.5倍时,ECC的抗压强度随着龄期的延长有增长的趋势,小于3.5倍时,28d以后立方体抗压强度几乎不再增长,甚至有所降低。

分析比较了各国学者针对PVA纤维增强水泥基复合材料进行单轴直接拉伸采用的试件形式和试验方法,发现用矩形长条试件、两端粘贴铝片,并采用闭环试验机、位移控制方法得到的拉伸效果最好,这揭示了应变硬化效果与选择的拉伸方法关系较大。对比了混凝土、钢纤维混凝土和PVA纤维增强水泥基复合材料的拉伸应力-应变曲线,以及由其拉伸应力-应变曲线计算得到的对应应变软化材料和应变硬化材料的应力-裂缝宽度曲线,根据得到的应变硬化材料的应力-裂缝宽度曲线计算出了PVA纤维增强水泥基复合材料的断裂能是普通混凝土的50倍。

通过试验,研究开发了一种集优越力学性能和良好耐久性能于一体,既能满足桥面铺装层的功能要求又能解决桥面铺装层早期破坏和耐久性低问题的新型桥面铺装材料——混杂纤维混凝土。引入聚丙烯仿钢丝粗纤维来代替部分钢纤维,既可降低工程造价又可降低铺装层的自重,其对纤维混凝土力学性能及耐久性能的提高可和钢纤维媲美,甚至比掺单钢纤维更高。在混杂纤维混凝土中掺入膨胀剂和引气剂,与素混凝土和单一纤维混凝土相比,抗弯强度、弯曲韧性明显改善,抗渗等级提高到29级,抗冻融性能也有一定程度的提高,耐久性显示出明显的优势,是桥面铺装材料的理想选择。

超高韧性水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,简称ECC)具有较高的拉伸应变和抵抗开裂的能力,用其取代混凝土可以提高结构的延性和抗裂性能。基于ANSYS平台数值模拟了钢筋超高韧性水泥基复合材料梁和钢筋混凝土梁的正截面破坏过程,比较了两者模拟结果,研究了钢筋超高韧性水泥基复合材料梁的弯曲性能。结果表明,钢筋超高韧性水泥基复合材料梁的正截面破坏过程与钢筋混凝土梁相似,承载力和抵抗开裂的能力有所提高。