《基於多維/多尺度的水泥基材料鹽凍破壞規律研究》是依託東南大學，由張萍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於多維/多尺度的水泥基材料鹽凍破壞規律研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張萍
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
水泥基材料是具有結構多尺度特性的非均質多相複合材料。明確多維/多尺度的孔結構表征參數，研究水泥基材料微觀結構分析方法，實現水泥基材料孔結構經時變化和微裂紋演變的原位觀測，是揭示其微觀結構與巨觀耐久性之間關聯的基礎。本項目擬採用多種分析測試手段，提出以孔隙率、孔徑分布、孔形貌為參數的孔結構多尺度表征方法，並實現對孔洞空間分布的真實展示；通過研究不同含氣量水泥基材料的微觀結構、孔洞全尺度孔徑分布、孔形貌和空間排列特徵及其抗鹽凍性能，建立孔結構特徵與巨觀性能之間的關係；基於三維重構技術，以裂紋貫穿和孔洞連通程度為判斷依據，對試件的損傷部位進行區域劃分，研究鹽凍過程中由表及里的梯度損傷規律；通過研究不同鹽凍循環次數後孔結構和微裂縫的經時演變規律，以剝蝕量為媒介，建立水泥基材料微觀結構損傷與巨觀性能劣化之間的聯繫。
結題摘要
水泥基材料是具有結構多尺度特性的非均質多相複合材料。明確多維/多尺度的孔結構表征參數，研究水泥基材料微觀結構分析方法，實現水泥基材料孔結構經時變化和微裂紋演變的原位觀測，是揭示其微觀結構與巨觀耐久性之間關聯的基礎。項目設計了混凝土強度等級為C35和C50的抗鹽凍混凝土。研究了新拌混凝土工作性、混凝土力學性能和氯離子滲透性能等。採用直線導線法、X射線斷層掃描（X-CT）法、壓汞（MIP）法和氣體吸附法等多種分析測試手段，提出以孔隙率、孔徑分布、孔形貌為參數的孔結構多尺度表征方法，並實現對孔洞空間分布的真實展示；探索了不同含氣量水泥基材料的微觀結構、孔洞全尺度孔徑分布、孔形貌和空間排列特徵及其抗鹽凍性能，建立了孔結構特徵與巨觀性能之間的關係。直線導線法和X射線斷層掃描法測孔範圍是μm~mm尺度，可以測定引氣劑引入的絕大部分氣孔結構；壓汞法和氣體吸附法測孔範圍分別是3nm~400μm和0.4nm~100nm，可以測定水泥基材料內部的毛細孔與凝膠孔結構。研究表明引氣劑所引入的氣孔孔徑範圍為50μm~350μm，並且這一範圍內的氣孔對水泥基材料抗鹽凍性能影響最大。 採用快速凍融試驗方法，研究鹽凍過程中由表及里的梯度損傷規律；通過研究不同鹽凍循環次數後孔結構和微裂縫的經時演變規律，以剝蝕量、質量變化率和相對動彈性模量保持率為媒介，建立了水泥基材料微觀結構損傷與巨觀性能劣化之間的聯繫。結果表明，單純提高混凝土強度等級並不一定利於其抗鹽凍性能改善，含氣量是影響抗凍性能的決定性因素。氣泡間距係數與混凝土抗鹽凍破壞能力有較好的相關性，僅僅使用新拌混凝土含氣量不足以完全反映混凝土硬化後的氣泡結構和特徵，建議混凝土配合比設計時可採用含氣量和氣泡間距係數雙參數來保證其抗鹽凍性能。本文的研究成果為水泥基材料的抗鹽凍性能理論研究具有直接借鑑價值，對實際工程套用具有可靠的指導意義。
