为了探究海水海砂碱激发混凝土与FRP筋的粘结性能发展规律，推动新型绿色建筑材料的应用，本研究通过对碳纤维增强塑料(CFRP)筋/玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋与海水海砂碱激发混凝土(SSASC)试件进行中心拉拔试验，研究了FRP筋种类、直径、锚固长度及混凝土强度、养护龄期等因素对FRP筋-SSASC试件的粘结性能的影响。基于现有文献和实验所得数据统计分析，表明碱激发混凝土(ASC)与FRP筋的粘结性能明显优于普通硅酸盐混凝土(OPC)。同时使用多元线性方程将试验数据代入拟合出适用的粘结强度预测公式。结果表明：粘结强度随FRP筋直径和锚固长度的增大呈减小趋势，其中随直径的变化趋势不明显；ASC30混凝土大多为拔出破坏，ASC60混凝土大多为劈裂/筋断破坏，且强度较高的混凝土的粘结强度也较高；随养护龄期的增加其粘结强度有所上升；OPC与FRP筋的粘结强度小于ASC；所得粘结强度经验公式与实验数据具有良好的相关性。

韧性城市构筑需要更多高强、高韧的混凝土基础设施, 现有钢纤维增强混凝土(SFRC)细观力学模型与断裂性能模拟研究仍存在挑战。本文借助Python软件对Abaqus前处理二次开发, 建立了SFRC三维细观模型, 全局插入内聚力单元模拟骨料与混凝土基体之间的界面, 研究钢纤维体积率VSF、混凝土基体强度、骨料粒径对SFRC单轴压缩断裂性能的影响。结果表明: VSF在0%~2.0%时, VSF越大, SFRC抗裂性能越好, 且残余应力更大; VSF为20%时, SFRC应力较未加入钢纤维混凝土提高了60.64%; 当基体强度增加时, SFRC的韧性也随之提高, C60、C80混凝土所对应的最大应力值与C40混凝土相比分别提高了66.48%、91.39%, SFRC的应力-步长曲线在弹性阶段变得更陡峭; 骨料粒径在5~7 mm时, 随着骨料粒径的增加, SFRC的抗裂性能显著增强。显然将分散、不定向的韧性钢纤维加入脆性混凝土基体中可有效增强混凝土设施的抗震韧性和抗裂性能。

自行研发的纤维定位装置可较为精准地控制钢纤维的空间位置，基于此，研究了钢纤维埋置深度、直径和埋置角度对超高性能纤维增强混凝土(UHPFRC)中钢纤维拔出行为的影响。结果表明：随着钢纤维埋置深度增加，钢纤维最大拔出力、拔出功、最大拔出应力及钢纤维强度利用率均呈不断提高的趋势，而最大平均黏结强度却呈减小的趋势；随着钢纤维直径增加，钢纤维最大拔出力、拔出功和最大平均黏结强度相应增加，而钢纤维强度利用率和最大拔出应力均减小；随着钢纤维埋置角度增大，钢纤维最大拔出力和拔出功呈先上升后下降的趋势，分别在埋置角度为45°和30°时达到最大，而埋置角度为75°时，试件破坏模式表现为钢纤维拉断失效。

采用波长为1070 nm的连续激光对亚音速切向空气流下玻璃纤维增强树脂基复合材料（GFRP）的穿孔效应进行了研究。通过实验研究了功率密度（848~1556 W/cm²）和切向气流流速（0~1个马赫数）对穿孔形貌、穿孔点温度和穿孔时间的影响。结果表明：切向气流流速为0.5个马赫数（Ma）时靶材穿孔时间随功率密度的增加而减小，最大减小了46%；功率密度为848 W/cm²时穿孔时间随气流流速的增加呈先减小后增加的规律，与无气流（0 Ma）时相比，最大仅减小8%。激光功率密度的增加加速了热解气体的产生，使得孔隙压力升高，促进了靶材的剥蚀。切向空气流对作用过程的影响主要包括：降低树脂基体热解所产生的残炭含量，进而改变靶材吸收方式；产生切向剪切力，加速靶材的力学剥蚀；加速对流换热，降低靶材表面温度。当切向气流速度较小（≤0.4 Ma）时，切向气流的作用主要是促进树脂热解，降低残炭含量，转变靶材吸收方式；当切向空气流速较大（0.8~1.0 Ma）时，气流的冷却作用表现得较为明显。

将不同掺量和不同直径的形状记忆合金(SMA)纤维埋入工程水泥基复合材料(ECC)制得形状记忆合金纤维增强工程水泥基复合材料(SMAF-ECC), 通过单轴循环拉伸试验研究SMA纤维直径和纤维掺量对SMAF-ECC试件拉伸应力-应变关系、残余应变、裂缝宽度和裂缝恢复率的影响。结果表明: 打结形SMA纤维的加入提高了ECC的极限应变和极限抗拉强度; 提高纤维掺量可有效提高SMAF-ECC试件的应变和裂缝恢复率, 试验所得试件的最大应变恢复率和裂缝恢复率分别达到69%和77%; 纤维直径在一定范围内增长, 可以提高应变和裂缝恢复率, 纤维直径过小会导致恢复率减小。研究成果为新型SMAF-ECC试件的推广应用提供了理论依据。

Al2O3-SiO2气凝胶是一种低密度、高比表面积、高孔隙率、低热导率的三维结构纳米多孔材料, 在航空航天、建筑保温、石油化工等领域具有广泛的应用前景, 是理想的高温隔热基体之一。但纯Al2O3-SiO2气凝胶力学性能和抑制高温辐射传热能力较弱, 限制了自身在隔热领域的应用。采用纤维作为增强体, 制备的Al2O3-SiO2气凝胶复合材料同时具有较好的力学和隔热性能, 是目前国内外高温隔热材料方向的研究热点之一。本文介绍了纤维增强Al2O3-SiO2气凝胶隔热复合材料的制备方法, 综述了目前国内外该材料的研究进展, 并对其未来发展趋势做了展望。

为探究纤维在碱激发材料中的作用机制，采用2种不同长径比、6个不同体积掺量的聚丙烯纤维(PPF)、2种水胶比制备共计26组纤维增强碱激发砂浆(FRAAM)，研究纤维增强指数(I)对FRAAM工作性、密实度、强度、裂缝分形维数的影响。结果表明：纤维和水胶比对FRAAM塑性黏度的影响比对屈服应力的影响更加显著。当I小于临界I (Ic)=100时，纤维的影响可以忽略，纤维间的距离较远，FRAAM的工作性基本不受影响，但此时纤维也难以阻裂增韧，PPF对碱激发砂浆和水泥砂浆的增韧作用差异不大。当I介于Ic=100和致密I (Id)=350之间时，FRAAM的抗折强度、抗压强度、折压比及裂缝分形维数均得到显著提高，PPF对碱激发砂浆的增韧作用开始优于水泥砂浆，且FRAAM仍可自由流动。当I大于Id=350时，显著的纤维结团会极大劣化FRAAM的工作性，硬化后FRAAM密实度变差，抗压强度降低。PPF-FRAAM在松散堆积状态和紧密堆积状态下的I阈值分别为100和350，PPF的最优体积掺量在100/(长径比，l/d)～350/(l/d)之间。

为优化纤维增强普通硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合材料(OPC-CSA-ECC)的性能, 拓宽纳米SiO2的应用范围, 本文系统探讨了纳米SiO2对OPC-CSA-ECC凝结时间、强度和韧性的影响, 并结合XRD和SEM分析了体系的微观结构和改性机制。结果表明: 纳米SiO2缩短了复合胶凝体系的凝结时间, 且掺量越大凝结时间越短; 纳米SiO2可提高OPC-CSA-ECC的强度和韧性, 纳米SiO2的适宜掺量在1.5%(质量分数), 对应的7 d和28 d龄期抗压强度分别为59.1 MPa和85.4 MPa, 等效弯曲韧性分别为195.82 kJ/m3和256.51 kJ/m3。纳米SiO2没有改变水化产物的种类, 但促进了C-S-H凝胶生成且消耗了部分portlandite晶体。SiO2通过提高基体密实度增大了基体与纤维之间的粘结性能, 有助于应变硬化行为的实现。

玄武岩纤维增强复合筋(BFRP筋)碱激发混凝土为海洋环境下混凝土的耐久性提供安全保障。在其中心拉拔试验的基础上, 采用分离式模型, 运用ABAQUS有限元软件进行粘结滑移性能数值模拟与分析。通过试验数据, 得出适用于BFRP筋碱激发混凝土的粘结滑移本构模型以及碱激发混凝土的塑性损伤模型, 构建了基于非线性弹簧单元的数值模型, 试验结果与计算结果吻合程度较好, 验证了模型的准确性。试验与模拟结果表明: 粘结长度为2.5d、5d(d为BFRP筋直径)的试件均发生筋材拔出破坏, 粘结长度为10d的试件均发生劈裂破坏; BFRP筋与碱激发混凝土之间的粘结应力分布并不均匀, 随着粘结长度和筋材直径的增大, 极限粘结强度逐渐减小; 当BFRP筋直径d=12 mm, 粘结长度为2.5d、5d和10d的碱激发混凝土试块极限粘结强度分别为13.92 MPa、13.56 MPa和12.60 MPa, 较相同粘结长度的普通混凝土试件, 其极限粘结强度分别提高6.58%、10.97%和9.76%。