基於灰色關聯的骨料界面結構對混凝土耐久性的影響

《基於灰色關聯的骨料界面結構對混凝土耐久性的影響》是依託石家莊鐵道大學，由孔麗娟擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於灰色關聯的骨料界面結構對混凝土耐久性的影響
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：孔麗娟
• 依託單位：石家莊鐵道大學

項目摘要

隨著混凝土材料的廣泛套用，其耐久性問題日益突出。本項目圍繞占混凝土體積70%的骨料，系統研究不同品種、摻量、吸水率、粒徑、表面狀態的普通骨料、輕骨料與混合骨料對界面區形貌、水化產物、孔結構、顯微硬度等微觀性能以及混凝土工作性能、力學性能和抗滲、抗凍、抗碳化等耐久性能的影響規律及作用機理。力求構建綜合評價骨料對界面區結構及含量影響的數學模型，實現界面的定量研究；並基於模糊聚類法分析骨料技術指標中對混凝土界面結構及耐久性影響的關鍵因素，建立起骨料對混凝土耐久性影響的評價指標與評價體系；同時套用灰色關聯法分析混凝土界面結構與各種耐久性之間的關聯度，探討界面區究竟在多大程度上影響混凝土的耐久性；最終建立高耐久性混凝土合理骨料及界面結構模型，並結合神經網路數值化預測方法，實現骨料對混凝土耐久性影響的有效預測與評價。所取得的成果為推進我國高性能混凝土的研究和套用提供必要的理論基礎。

結題摘要

隨著混凝土材料的廣泛套用，其耐久性問題日益突出。以往關於混凝土耐久性的研究較多的關注水泥石結構，關於骨料對混凝土耐久性影響的研究不夠深入也不夠系統。本項目圍繞占混凝土體積70%的骨料，對應開展了不同骨料對混凝土界面區結構及巨觀耐久性能的影響規律及作用機理研究，並套用灰色關聯法分析了骨料對混凝土界面及耐久性影響的主要因素，同時結合神經網路模型，實現骨料對混凝土耐久性的有效預測與評價。本項目主要取得以下幾點成果：(1) 提出了“界面影響因子”的計算公式，確定了綜合、定量評價不同品種、吸水率、粒徑的普通骨料及輕骨料對混凝土內部界面過渡區的含量及結構利弊影響的數值化指標。(2) 採用交流阻抗譜法得到了表征混凝土微觀結構中反映傳輸性質的參數RCCP，並通過給出骨料、界面及水泥石基體的並聯模型，分別確定了評價普通骨料與輕骨料界面區結構的阻抗表征參數。(3) 通過測定磨成細粉的骨料與水泥溶液反應後濾液中的離子濃度變化，明確了普通骨料及輕骨料與水泥石之間存在的化學反應，並通過熱重分析進一步驗證了所研究的三種輕骨料（頁岩陶粒、粘土陶粒和粉煤灰陶粒）均具有一定的火山灰活性。(4) 研究了不同品種、摻量、粒徑的普通骨料及輕骨料對不同水膠比混凝土抗滲、抗凍、抗碳化性能的影響規律及作用機理，並基於灰色關聯理論分析了骨料對混凝土界面區及耐久性能的關鍵影響因素，進而提出了不同環境條件下高耐久性混凝土的骨料選用原則。(5) 基於本項目研究所獲得的試驗數據，選定水灰比、齡期、骨料平均粒徑、吸水率、表觀密度和強度6個因素為輸入變數，分別以氯離子擴散係數、相對動彈性模量、碳化深度為輸出變數，成功建立了6-17-1、6-21-1和6-15-1的混凝土抗滲、抗凍、抗碳化性預測模型，預測樣本的平均相對誤差均在6%以內，可以滿足工程實踐中對誤差的要求。這些研究成果均可為高性能混凝土及高性能輕骨料和混合骨料混凝土的合理配製及工程套用提供必要的理論支撐和技術支持。