乾濕循環環境下現代混凝土性能衰變機理

《乾濕循環環境下現代混凝土性能衰變機理》是依託清華大學，由張君擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：乾濕循環環境下現代混凝土性能衰變機理
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：張君
• 項目類別：面上項目

項目摘要

乾濕循環服役環境是混凝土結構最典型、最嚴酷、最容易引發混凝土耐久性問題的外部環境。工程實踐表明，混凝土結構在乾濕循環下破壞的主要形式是初期的結構表面有限條數的巨觀裂縫的形成和後期有害介質沿裂縫滲入引發二次化學反應，致使破壞模式逐漸發展成面層混凝土剝離、脫落、鋼筋外露。鑒於此，本項目擬從研究現代混凝土乾濕循環環境下失水收縮和吸水腫脹的內因- - 水分含量出發，通過研究水分變化與體積變形的關係，建立能夠統一描述失水收縮和吸水腫脹的物理模型。通過同時測定乾濕循環下混凝土試件的自由變形和內部濕度變化，深入研究混凝土乾濕循環條件下的變形規律，揭示其變形產生的內部機制，為建立統一的縮脹預測模型提供理論依據。同時本研究還將建立乾濕循環下混凝土水分變化預測計算模型和相應的收縮、濕脹應力計算模型，並分析乾濕循環參數、混凝土強度等級對脹縮應力的影響。以期實現乾濕循環環境下混凝土結構表層開裂的預測、預防與控制。

結題摘要

工程實踐表明，混凝土結構開裂大多是由非荷載因素，即結構內溫度及水分變化引發的混凝土體積膨脹或收縮，約束條件下導致結構內拉應力大於材料抗拉強度所致。水既是水泥水化的必需物質，同時也和多數混凝土性能的衰退過程相關聯。而導致混凝土內部水分發生劇烈變化的外部環境最典型的是乾燥與濕潤交替的環境，即通常所說的乾濕循環環境。因此，混凝土結構在乾濕循環下服役的環境通常被認為是最典型、最嚴酷、最容易引發混凝土耐久性問題的外部環境。本項目針對乾濕循環環境下混凝土性能衰退研究中存在的問題，在申請人已完成的“現代混凝土材料自身收縮與乾燥收縮一體化研究”基礎上，將研究範圍由混凝土單調乾燥擴展到乾濕循環，研究乾濕循環環境下混凝土的變形及其引發的內應力問題。研究從混凝土乾濕循環環境下失水收縮和吸水腫脹的內因—“水分含量”出發，通過研究水分變化與體積變形的關係，建立了能夠統一描述失水收縮和吸水腫脹的物理分析模型；通過測定混凝土試件的自由變形和內部濕度、溫度變化，揭示其變形產生的內部機制；在此基礎上，建立了乾濕循環下混凝土結構水分變化預測計算模型和相應的收縮應力計算模型，研究了乾濕循環參數、混凝土強度等級對脹縮應力的影響。與此同時，開展了現代混凝土自身與乾燥收縮調控研究，提出了以預吸水多孔陶粒與面層永久性纖維水泥模板為技術基礎的普通與高強混凝土收縮調控措施，大幅度降低了中低強度混凝土乾燥收縮的致裂風險和高強、超高強混凝土自身收縮的致裂風險。通過對本項目研究結果總結，共發表各類文章19篇，其中SCI期刊論文13篇，EI期刊論文6篇。