基於透視可再現材料的海相混凝土損傷劣化機制研究

《基於透視可再現材料的海相混凝土損傷劣化機制研究》是依託浙江海洋大學，由王亞軍擔任項目負責人的國家自然科學基金面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於透視可再現材料的海相混凝土損傷劣化機制研究
• 外文名：Marine concrete damage mechanics study based on the transparent materials with the reproducibility

項目摘要

海洋環境中由海水海砂海岩等海相組份製備、且包含各類與齡期相關的海相組構的海相混凝土，是一種潛力巨大的戰略型材料。其損傷劣化機制研究是多學科交叉的熱點問題。本項目將引入快速成型技術，3D列印可模擬典型海相混凝土物理力學性能的透視仿真材料，形成並利用多尺度實驗手段，對仿真材料動態損傷過程做可視化研究，建立與之適應的本構模型，拓展損傷力學對新材料精細化分析的能力，對海相混凝土未來深度開發利用具有重要意義。研究內容：1 典型海相混凝土與齡期相關的化學組構對其物理力學性能的影響機制；2 典型海相混凝土多尺度性能實驗分析；3 基於1、2，制定設計再現度標準，利用3D列印技術及逆向設計，研製可仿真模擬典型海相混凝土及其物理力學性能的透視可再現材料；4 透視仿真材料多尺度損傷劣化實驗分析；5 基於透視仿真材料多尺度損傷劣化實驗，藉助模糊隨機數學方法，建立針對典型海相混凝土的多尺度模糊隨機損傷本構模型。

結題摘要

海洋環境中由海水海砂海岩等海相組份製備、且包含各類與齡期相關的海相組構的海相水泥基材料，是一種潛力巨大的戰略型功能材料。其物理、化學、機械力學機制的綜合研究是多學科交叉的熱點問題，相關研究成果在工業與國防領域均有廣闊的套用前景。本項目以全真海相膠砂材料、全真海相地聚型再生砂漿材料、全真海相地聚型再生增韌水泥基材料、全真海相多代再生型水泥基材料、透視可再現材料、海相再生型無機膠凝材料以及基於化學浸潤與物理促滑雙重工藝的海相自密實水泥基材料的研發製備與性能機制研究為主要內容；構建了全真海相膠砂材料、全真海相地聚型再生砂漿材料、全真海相地聚型再生增韌水泥基材料、全真海相多代再生型水泥基材料、透視可再現材料、再生無機膠凝材料以及海相自密實水泥基材料的製備方案、養護工藝、多尺度理化性能測試、疊代性改進方案、性能動態演化概念模型；基於理化定性、EDS、XRD、SEM(含FSEM及TEM)、線上CT以及Malvern光電實驗測試技術，獲得了相關各型結構與功能材料的物理、化學機械力學動態性能關鍵指標參數，相關實測數據包括定性與定量兩類指標；相關研究成果為區域性、普適性、再生型海工材料的生產與套用提供了重要的理論支撐，相關科學結論為這些材料的推廣套用指明了方向，並證實了這類材料所具備的巨大市場潛力；其中，有機、無機雙向性固廢海相地聚物增韌的科學思想的確立為該類功能性材料的有機、無機雙向增韌及性能疊代提供了重要的科學依據；全真海相多代再生型水泥基材料在碳酸化過程中的蓄碳性能發掘，為該類功能性材料的“藍碳”型開發提供了重要的科學支持；透視可再現材料的製備技術與關鍵性養護成型方法的創建，為實現有機複合膠凝材料對複雜工業化複合材料的仿真模擬、完成複雜工業化複合材料多物理態透視仿真與性能動態測試提供了可靠的理論基礎；再生無機膠凝材料與海相自密實水泥基材料的研發製備為項目深化開創了新研究思路，為實現功能材料與結構材料交叉提升與完善指明了方向。