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利用抗压强度试验、等应变静力加载试验、导热系数试验、干缩试验、抗渗性试验实验、扫描电镜等方法和有限元分析、数据拟合等手段，研究了发泡聚苯乙烯（EPS）轻集料混凝土的组成结构对性能的影响。得出如下结论：根据基质是否能密实填充EPS颗粒间隙，分别建立了中高密度EPS轻集料混凝土该强度公式有如下优点：考虑了基质强度和孔隙率这两个影响EPS轻集料混凝土抗压强度的关键因素；公式内涵清晰，可用于EPS轻集料混凝土配合比设计与强度预测；EPS粒径与类型、基质等对混凝土抗压强度与相对密度关系的影响可通过公式中的参数β1进行调整。随着EPS含量增加，混凝土应力—应变曲线反弯点逐渐变得不明显、下降段趋于平缓、残余应力相对值提高。反映EPS含量提高，混凝土受压达到极限应力后，能量释放与裂缝扩展并形成较大贯通裂纹的速率下降，韧性改善。当混凝土体积密度低于900kg/m3后，混凝土开始出现脆性孔坍塌破坏，应力—应变曲线反弯点消失。通过试验研究和对所建立的EPS轻集料混凝土数值模型分析显示，除有效承压面积减少外，中高密度EPS轻集料混凝土抗压强度随EPS掺量增加而快速下降的重要因素还包括孔壁变薄两端约束作用下降、横杆与竖杆破坏同时存在等因素使体系承载能力大幅下降。研究结果显示，采用外掺法配制无石型EPS轻集料混凝土，由于水泥用量随着EPS掺量增加而减少，相应减少了基质干缩量，抵消部分因EPS含量增加而增加的干缩。EPS与基质界面存在缺陷、EPS颗粒不均匀分布形成局部缺陷区和基质不密实等因素使EPS轻集料混凝土抗水渗透和抗氯离子渗透能力随EPS掺量增加而下降。通过对EPS轻集料混凝土组成结构与性能关系的研究，总结出EPS轻集料混凝土导热系数—相对密度、抗压强度—相对密度关系，提出了基于这两个关系的EPS轻集料混凝土配合比设计方法。该配合比设计方法可用于设计同时满足导热系数、密度等级和强度等级要求的EPS轻集料混凝土。