《基於流變學的混凝土原始界面缺陷形成機理與控制研究》是依託哈爾濱工業大學，由高小建擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於流變學的混凝土原始界面缺陷形成機理與控制研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：高小建
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
現代混凝土在施工期間經常會因離析泌水而產生各種原始界面缺陷(澆注表面薄弱區、粗集料或水平鋼筋底部弱界面區)，從而導致混凝土結構耐久性顯著降低。本課題通過研究不同材料組成水泥漿、砂漿的流變特性及其時變規律，確定調控水泥漿、砂漿流變特性的材料最佳化設計方法；通過量化評價新拌混凝土的動態和靜離析泌水性能，建立離析泌水與水泥淨漿和砂漿流變特性、粗集料特徵之間的相互關係；通過製作大尺寸混凝土構件，研究表面薄弱層、水平鋼筋和粗骨料下部弱界面結合區等原始界面缺陷在不同配比混凝土中的形成規律，通過巨觀性能與微觀測試對原始界面缺陷進行量化表征；基於計算流體力學數值模擬與實驗結果對比分析，建立混凝土原始界面缺陷形成、離析泌水、水泥漿和砂漿流變特性之間的因果關係，提出基於材料流變特性的混凝土原始界面缺陷形成機理；針對不同施工方式和粗集料特徵，確定基於水泥漿體、砂漿流變特性調控的混凝土原始界面缺陷形成控制技術。
結題摘要
本項目主要從以下四個方面展開理論與試驗研究：材料組成對混凝土流變性的影響規律與機理、混凝土離析泌水及原始界面缺陷產生的流變學機理、混凝土原始缺陷調控與耐久性提升技術、材料流變性與纖維分散和取向調控研究。項目組經過四年研究，全部實現了計畫任務書規定的各項研究目標，各項指標均超額完成。共申請國家發明專利4項，公開發表學術論文17篇，培養博士、碩士研究生9人。通過對不同膠凝材料和外加劑水泥漿體、砂漿流變性的研究，提出了水泥基材料流變性與顆粒特性、堆積狀態、平均表面水膜或水泥漿膜厚度等之間的對應關係；通過對粗集料顆粒特性的量化表征和大量實驗和理論分析，建立了大流動性混凝土工作性與粗集料特徵、水泥砂漿流變特性之間的對應關係；為實現新拌混凝土流變性的量化設計與調控提供了基礎數據。基於混凝土中不同物相的電阻率差異，研製了一種可定量評價混凝土在振動與不振動條件下離析程度的測試裝置；開發了一種基於高精度雷射位移感測器的混凝土泌水測試裝置。提出了不同配合比混凝土的屈服剪下應力、塑性粘度與靜態離析率之間的關係，推導了外部振動條件下混凝土中粗骨料沉降距離的理論計算公式和修正方法。通過實驗和回歸分析，提出了混凝土離析程度、界面過渡區和巨觀性能非均勻分布之間的對應關係。研究了不同粘度改善劑對新拌混凝土流變性和氣泡穩定性的影響與作用機理，確定了可以顯著改善混凝土抗滲性和抗凍性的粘度改善劑種類和最佳摻量；針對工程中常出現的自密實混凝土分層澆注界面缺陷問題，提出了通過配合比設計和材料優選，以減小絮凝顆粒尺寸和屈服應力經時增長的解決方案。通過研究鋼纖維、納米碳纖維在不同流變性漿體中的分布規律，提出了基於流變性調控最佳化纖維分布狀態的混凝土製備新技術；研發了一種基於流動誘導纖維取向的超高性能混凝土製備新技術，可以實現混凝土抗彎力學性能的顯著提高，進而為突破現有水泥基材料力學性能指標範圍提供的技術方案。
