《納米混凝土氯離子擴散特性與預測方法》是依託哈爾濱工業大學，由肖會剛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：納米混凝土氯離子擴散特性與預測方法
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：肖會剛
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
面向重大土木工程建設對高耐久性混凝土的需求，研究高性能納米混凝土及其氯離子擴散特性與改性機理，並針對沖刷與氯離子侵蝕共同作用服役環境，研究其沖刷作用下氯離子擴散規律、機理和預測方法。首先，利用四足氧化鋅空間結構特徵，研究四足氧化鋅和納米TiO2復摻的納米混凝土製備工藝、配合比與力學性能；其次，研究納米混凝土氯離子擴散特性及基於有效擴散通道模擬的擴散係數計算方法，提出其改性機理及評價方法；再次，研究納米混凝土沖刷磨蝕特性和磨蝕面形貌演化模擬方法，建立磨蝕深度預測模型；最後，研究納米混凝土沖刷作用下氯離子擴散特性及其加速試驗匹配準則，建立納米混凝土沖刷作用下氯離子擴散數值計算方法，發展納米混凝土沖刷作用下氯離子擴散預測模型，考察納米混凝土對鋼筋鏽蝕的防護作用。本項目研究將豐富和發展混凝土科學，並為納米混凝土結構鋼筋鏽蝕預測、耐久性分析和全壽命設計理論奠定基礎，具有重要的科學意義和實用價值。
結題摘要
本項目面向長壽命土木工程結構的材料科學問題，充分利用納米材料和增強纖維的納/微多尺度效應和空間結構特徵，研究納米混凝土力學與耐久性及其機理。主要包括納米混凝土的製備方法、配合比、基本物理力學性能,納米混凝土氯離子擴散特性與機制的基礎理論，針對沖刷與氯離子侵蝕共同作用服役環境的納米混凝土沖刷磨蝕特性、沖刷作用下氯離子擴散規律及其機理和預測模型。通過本項目研究，（1）得到了納米混凝土的基本力學性能及其影響因素，揭示了納米材料對混凝土微觀結構及其巨觀性能的調控機制，發現了納米材料對水泥水化產物擴散的驅動作用可以使水化產物分布更為均勻，晶體納米材料對C-S-H凝膠具有很強的結晶化作用，納米材料鄰近區域存在明顯共晶區，分析了納米材料對混凝土微觀結構調控機制與機理；確定了納米材料最佳化摻量和製備工藝。（2）得到了納米混凝土氯離子擴散特性及其影響因素，發現了納米材料改性效應隨水灰比減小而增大的特徵；建立了納米砂漿、混凝土、粗骨料界面區的氯離子擴散係數、孔隙特徵與水灰比之間的關係；發展了基於配合比的砂漿和混凝土擴散係數數值計算方法。（3）得到了納米混凝土沖刷磨蝕特性及其影響因素；確定了沖刷和氯離子滲透同步加速實驗的沖刷速度和溫度相似比關係，發現了沖刷和氯離子侵蝕的耦合加速劣化作用與規律；通過分子動力學模擬研究水壓對不同尺寸孔隙流通性和臨界有效孔徑的影響規律，得到了不同水壓下的擴散係數；建立了基於動態擴散邊界和擴散係數的沖刷作用下納米混凝土氯離子擴散分布數值計算方法。本項目研究將豐富和發展混凝土科學及其耐久性理論，為土木工程結構全壽命設計理論的發展提供高性能材料及其理論模型。
