中国西北地区有较大面积的沙漠,合理开发其中的风积沙并将其应用于实际工程中,一方面可以遏制荒漠化进程,减少荒漠化损失,另一方面可以减少工程用砂的采集与运输成本,带来显著的环境效益和经济效益。因此,选取内蒙古自治区境内库布齐沙漠的风积沙为研究对象,对其工程应用的可行性进行了研究,具体内容如下。(1)库布齐风积沙对各分级河砂填充效应研究为了探究风积沙部分取代河砂对细骨料空隙率的影响规律,对库布齐沙漠边缘的风积沙对9组不同细度模数的河砂在不同取代率下取代后得到的细骨料空隙率进行了实际测量,并利用PFC3D离散元软件对相应细骨料的堆积过程进行了模拟。根据试验与模拟的结果得到了风积沙对不同分级、不同细度模数河砂的最优取代率。之后将库布其风积沙换为与其级配一致的河砂进行了相似的实验研究。通过与之前结果的对比,探究了库布齐沙漠风积沙特殊的颗粒形状对不同细度模数河砂、不同取代率情况下骨料空隙率的影响。(2)库布齐风积沙在混凝土中的活性效应研究通过设计实验保证混凝土细骨料级配情况以及空隙率不变的情况下,以风积沙取代率为变量设计制作了9组混凝土试块。标准条件下养护28d后,对其抗压强度进行了测量和记录,宏观上探究了纯粹由风积沙活性效应引起的混凝土抗压强度的变化,同时对水泥水化产物进行了XRD物相分析,从微观角度探究了活性效应产生的内在机理。之后,根据试验数据拟合得到了风积沙活性效应系数。(3)风积沙混凝土设计思路基于上文风积沙填充效应和风积沙活性效应的研究成果,通过对已有风积沙混凝土试验数据的对比和差异分析,定义了描述细骨料空隙率变化导致风积沙混凝土抗压强度变化的影响因子,并提出了一种综合考虑风积沙填充效应和活性效应的风积沙最优取代率的确定思路。(4)风积沙混凝土柱地震损伤试验研究为了促进风积沙在混凝土框架结构中的应用,基于已有的和上文对风积沙混凝土力学性能和服役性能的研究成果,设计、制作了4个不同风积沙取代率的风积沙混凝土柱试件,并对其进行了低周反复荷载试验。试件包括1个普通钢筋混凝土柱试件、3个风积沙混凝土柱试件。之后,根据试验结果对其地震损伤性能进行了研究,对已有的柱构件损伤模型进行了调整并用于本文风积沙混凝土柱的损伤分析。最后,基于试验结果为试件建立了恢复力模型。(5)钢纤维风积沙混凝土柱地震损伤试验研究为了探究掺入钢纤维的风积沙混凝土框架结构的地震损伤性能,设计制作了3个不同风积沙取代率的钢纤维混凝土柱试件,对其进行了低周反复荷载试验,并将试验结果与风积沙混凝土柱试件的试验结果进行了对比分析。之后,根据试验结果建立了钢纤维风积沙混凝土柱试件的恢复力模型。(6)Abaqus有限元模拟利用Abaqus有限元分析软件为风积沙混凝土柱试件建立了模型,对该模型进行了有限元分析,并将Abaqus分析结果与试验结果进行了对比。之后,通过调整模型中的相应参数,探究了混凝土强度等级、轴压比、纵筋配筋率、箍筋配筋率对风积沙混凝土柱试件地震损伤性能的影响规律。