《混凝土熱-化學-損傷耦合模型與高壩鹼骨料反應開裂研究》是依託清華大學，由潘堅文擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：混凝土熱-化學-損傷耦合模型與高壩鹼骨料反應開裂研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：潘堅文
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鹼骨料反應是損害大壩混凝土耐久性的主要原因之一，其表現為骨料所含的鹼活性物質與水泥砂漿中的鹼溶液發生化學反應，產物吸水膨脹，導致混凝土骨料和砂漿開裂。在未來的幾十年內，我國混凝土壩存在鹼骨料反應的風險。另外，我國很多高壩建於高地震烈度區。因此，需建立有效的數值模型分析和預測混凝土壩因鹼骨料反應引起的變形與開裂，並校核其抗震安全性。.本項目擬研究溫度場、化學反應過程、應力場的耦合問題，建立分析巨觀結構鹼骨料反應膨脹和開裂的混凝土熱-化學-損傷耦合模型；基於顆粒離散元細觀模型研究鹼骨料反應過程材料力學參數退化與各向異性膨脹機制，為巨觀模型提供可靠的材料參數，為結構提供各向異性變形準則；在拱壩系統抗震分析模型中引入熱-化學-損傷耦合模型形成拱壩長期鹼骨料反應與地震回響的統一分析模型。成果可用於遭受鹼骨料反應病害的混凝土壩膨脹變形和損傷破壞的分析與長期預測，評價其運行過程中各階段的抗震穩定性。
結題摘要
鹼骨料反應是損害大壩混凝土耐久性的主要原因之一，其表現為骨料所含的鹼活性物質與水泥砂漿中的鹼溶液發生化學反應，產物吸水膨脹，導致混凝土骨料和砂漿開裂，從而造成結構穩定安全性受到損害。鹼骨料反應一般持續數年，乃至數十年，對混凝土結構的危害是長久的。隨著我國混凝土壩不斷投入服役運行，在未來的30~50年，這些混凝土壩存在遭受鹼骨料反應危害的風險。另外，我國很多高壩建於西南高地震烈度區，其服役生命周期內，極有可能遭受地震的考驗。因此，混凝土壩長期服役鹼骨料反應危害，以及受損混凝土壩抗震安全性問題，亟待進行深入的研究。本項目建立了混凝土細觀鹼骨料反應模型，研究了混凝土鹼骨料反應引起材料細觀損傷演化過程，揭示了鹼骨料反應的膨脹機制及其引起混凝土材料劣化的機理，建立了鹼骨料反應造成混凝土力學性能降低與鹼骨料反應程度的關係，搭建了細觀與巨觀材料鹼骨料反應損傷演化之間的橋樑；基於細觀分析結果，建立了化學、力、熱多場耦合的混凝土壩全生命周期細巨觀跨尺度熱-化學-損傷模型，分析和預測了鹼骨料反應作用下混凝土壩長期服役的工作性態；建立了鹼骨料反應混凝土壩長期性態和瞬態抗震分析統一模型，研究了老化混凝土壩的抗震安全性。該項目研究成果極大地促進了混凝土鹼骨料反應與大壩長期服役老化研究理論水平的提高，加深了對混凝土鹼骨料反應劣化機理和老化大壩服役工作性能的認識。
