《基於微觀結構特徵的混凝土動態強度提高機理試驗研究》是依託河海大學，由周繼凱擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於微觀結構特徵的混凝土動態強度提高機理試驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：周繼凱
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
汶川地震後，高壩抗震安全性備受關注。強震時混凝土動態強度到底能達到多少？動態強度是安全評價重要且最為薄弱的環節。本課題組為小灣拱壩進行了大量的混凝土動態試驗，取得了系列重要的成果。深入研究發現，成果存在通用性問題，混凝土動態強度提高機理亟需研究，機理研究宜從微觀著眼，並建立了基於微觀結構特徵混凝土動態強度提高機理初步理論模型。本課題擬在此基礎上通過試驗研究，構建表征水灰比、養護條件和齡期對混凝土、水泥砂漿材料微觀結構特徵影響的多對數常態分配組合分布模型；構建基於微觀結構特徵的混凝土及其組成材料靜態乾強度計算模型；揭示固體材料效應（乾強度+率效應）、自由水效應（毛細吸力+Stefan效應）以及慣性效應的作用機理；建立能夠解釋水灰比、養護條件、齡期、含水量以及不同載入速率等因素影響的混凝土動態強度微觀結構機理統一模型。本課題是一項套用基礎性研究，成果對大壩安全抗震具有重要的理論意義和實用價值。
結題摘要
混凝土材料動態強度提高機理是強震情況下結構安全評價重要且最為薄弱的環節，本項目針對此進行了系統地研究，取得下列主要成果：（1）系統地進行了混凝土及其組成材料（砂漿、骨料、界面）不同應變率抗拉、抗壓試驗研究，結合巨觀、細觀和微觀層次分析了混凝土及其組成材料力學性能的率效應規律、機理以及相關性，建立了混凝土及其組成材料力學性能間的關聯模型；（2）系統地進行了混凝土、砂漿在不同影響因素（載入速率、材料靜態強度、水灰比、含水量、齡期、養護條件等）情況下抗拉、抗壓強度試驗研究，並測試相應狀況下的微觀孔結構特徵，發現採用多對數常態分配模型能很好地反映各影響因素的共同作用，建立了可以考慮不同影響因素微觀結構特徵的混凝土、砂漿巨觀強度計算模型；（3）系統地建立了一套以微觀結構演化為基礎的預測水泥基材料巨觀力學性能發展的方法；（4）基於建立的微觀結構水泥基材料巨觀力學性能預測模型對水泥基材料的巨觀力學性能（彈性模量、抗拉強度和抗壓強度）進行定量計算和系統分析；（5）基於眾多試驗研究成果建立了考慮多種影響因素（載入速率、材料靜態強度、水灰比、含水量、齡期等）水泥砂漿和混凝土動態強度（抗壓、抗拉）計算模型；（6）採用改變材料密度的數值計算方法獲得了定量慣性力效應分析，揭示慣性效應對材料動強度（軸拉、軸壓）影響規律；（7）揭示了混凝土動態強度由固體材料效應（乾強度+率效應）、自由水效應（毛細吸力+Stefan效應）以及慣性效應三部分組成機理，建立了考慮混凝土的乾強度、固體材料的率效應、毛細吸力、自由水的Stefan效應以及慣性效應建立混凝土動態強度（軸拉、軸壓）微觀結構機理統一模型。成果為混凝土結構在強動力災變情況下材料強度確定及結構防災設計、評估提供了科學依據。
