聚苯乙烯泡沫塑料(Expanded Polystyrene,简称EPS)是一种轻质材料,并具有良好的耐水性、绝热性、绝缘性、低吸湿性、较强的抗震性等特点。以EPS颗粒部分或全部取代混凝土中的砂、石,可配制不同密度和强度的混凝土。EPS混凝土具有保温隔热和隔震、减震、大变形及超轻等工程特性,受到建筑行业关注。因此,EPS混凝土结构材料的开发与性能研究及其工程应用探讨,不仅在建筑领域,而且在减轻环境污染和固体废弃物回收利用方面,均具有十分重要的科技和社会效益。迄今为止,国内外的学者已经研制出一些强度较高的EPS轻质混凝土。本文在总结国内外既有成果的基础上,采用了实验和数值分析的方法开展相关研究工作,主要内容包括:(1)以经典堆积理论为基础,通过自编程序计算比较了几种堆积模型,分析了它们的适用范围,并以此作为EPS混凝土配合比设计的依据。(2)测试了EPS混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度和收缩等力学性能指标,给出了EPS混凝土的极限抗压强度与EPS颗粒体积率及颗粒级配的函数表达式。测试了不同EPS掺量下的EPS混凝土的应力-应变曲线,并进行了总结分析。(3)测试了超声波在不同EPS体积掺量的EPS混凝土中的传播速度,并与现有两相介质波速公式进行了比较分析。测试了EPS混凝土立方体试块在受压过程中的超声波速变化,由此考察了EPS混凝土受压破坏的过程。(4)利用蒙特卡罗随机模拟方法、Weibull随机分布理论,提出了随机EPS颗粒混凝土模型的生成方法,并通过MATLAB程序和APDL二次开发语言模拟了EPS混凝土的随机颗粒模型和随机力学参数模型,并利用双折线损伤本构关系对EPS混凝土进行了模拟,分析了EPS混凝土的破坏过程。本文研究受国家自然科学基金资助(No.50708059)。