课题针对国内装配式结构中预制叠合板存在“超重”影响其生产、推广使用的问题,利用攀钢工业固废—高钛重矿渣作为混凝土粗、细骨料研制高钛重矿渣轻型叠合板,并对其进行正常使用极限状态和承载能力极限状态的力学性能研究。研究成果对高钛重矿渣工业固废资源化再利用,保护长江上游生态环境,形成固废材料行业应用新标准,及推动装配式建筑的发展具有积极的理论价值和应用价值。课题以轻型叠合板所用混凝土的重量和强度为技术控制指标,采用足尺模型试验,从材料和构件方面进行叠合板轻量化及力学性能试验研究。通过研究,主要得到以下结论:(1)在该混凝土中加入页岩陶粒及高效减水剂和其他矿物掺和料,减轻了高钛重矿渣混凝土叠合板重量。试验表明,与同等设计条件下的普通混凝土相比,高钛重矿渣混凝土密度减少11.9%(普通混凝土密度按2450kg/m3计算)。考虑经济及力学因素,在页岩陶粒掺和量一定的情况下,对高钛重矿渣混凝土密度影响最大的是水胶比,其次是减水剂。(2)影响高钛重矿渣混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度最大的是水胶比。随着水胶比的增大,混凝土抗压强度逐渐降低,劈裂抗拉强度先降低后升高,当水胶比为0.45时,高钛重矿渣混凝土的劈裂抗拉强度最低。粉煤灰掺和量对高钛重矿渣混凝土前期抗压强度有显著影响,随着掺和量的增大,混凝土抗压强度呈现下降趋势。(3)高钛重矿渣混凝土轻型叠合板的试验开裂荷载与设计开裂荷载较为接近,表明高钛重矿渣混凝土轻型叠合板内部桁架筋的存在对该叠合板的开裂荷载影响不大。(4)由塑性铰线法计算得到高钛重矿渣混凝土轻型叠合板的极限承载力与试验值相差较小,因此该法适用于求解高钛重矿渣轻型叠合板的极限承载力。(5)对高钛重矿渣轻型叠合板进行受弯力学性能有限元模拟分析,研究表明:有限元模拟结果与高钛重矿渣轻量化叠合板受弯力学性能试验结果基本一致,说明基于该高钛重矿渣混凝土塑性损伤本构模型的有限元分析是准确可靠的,为以后该高钛重矿渣混凝土在其他装配式预制构件中的轻量化应用提供了一定的理论基础。