混凝土的水化動力學和強度預測的研究

研究課題用電阻率測定儀、壓力儀等測定不同水灰比、不同水泥、外加劑等配制的混凝土的電阻率發(fā)展、強度。TGA、XRD和水化熱等測定混凝土中水泥的水化速度和水化程度。同時掃描電鏡、壓汞儀等測定混凝土的水化產物的結構和孔結構的變化。本研究的技術路線是利用電阻率隨時間發(fā)展曲線能動態(tài)地反映微觀結構的形成過程這一優(yōu)點，來研究混凝土的水化動力學，用微分、對數等不同數值方法分析電阻率發(fā)展曲線；系統分析特征點和導數等與配合比的關系，重點分析電阻率曲線和孔結構曲線的轉換關系，從而得到孔結構的變化和水化速度，來建立水化動力學模型，建立電阻率和水化程度的關系。利用導電混合法則理論建立導電模型，分析得到原材料配合比中的水灰比等重要參數，建立電阻率和強度定量關系。該研究的成果不僅可以用于優(yōu)化混凝土的配合比，特別是可用于選擇混凝土外加劑，而且可以達到早期預測混凝土強度、保證混凝土工程質量的目的。 2100433B

混凝土結構的抗裂及其破壞研究是一個基礎且重要的工程問題，尤其是特高拱壩等大體積水工混凝土在長期復雜的荷載環(huán)境下工作，選用合適的破壞準則尤為重要。為此，項目組成員從理論推導、試驗驗證、設備研發(fā)、工程應用驗證等方面入手,展開通力合作。針對復雜歷時荷載下的混凝土破壞判別準則這一科學技術難題，依據能量原理推導了具有胡克定律的統一表達的基于強度和變形的混凝土雙參數破壞準則，實現了對徐變、溫度應力等復雜應力作用破壞的高精度預測，為項目整體研究提供了有力的理論支撐；針對混凝土溫度應力和變形的量化與控制這一科學技術難題，通過人工氣候環(huán)境模擬、溫度變形自補償、直接測變形、可分離振搗、無損搭載等技術手段，搭建了多機聯控和定量化測控的混凝土溫度應力試驗系統。實現了徐變松弛耦合作用下的溫度應力破壞模擬，為混凝土溫度應力開裂分析和破壞研究提供了可靠的試驗支撐；針對復雜荷載作用下混凝土變形特性及其極限狀態(tài)研究這一科學技術難題，實現了約束狀態(tài)下對彈性模量隨齡期變化的無損連續(xù)監(jiān)測，建立了雙閉環(huán)控制模式下徐變求解機制，指導了WDD大壩工程中的早期溫度應力控制，建立了適用于混凝土溫度應力破壞的、基于強度和變形的雙參數破壞判別準則，為特高混凝土拱壩建設與運行安全提供科學依據。這些瓶頸問題的進展和解決，推進了我國特高拱壩建設基礎研究的科技創(chuàng)新，促進了水利水電科學研究整體學術水平的提高。 2100433B

混凝土結構的抗裂及其破壞研究是一個基礎且重要的工程問題，尤其是特高拱壩等大體積水工混凝土在長期復雜的荷載環(huán)境下工作，選用合適的破壞準則尤其重要。經過前期研究發(fā)現，目前單獨基于最大應力（或應變、能量）準則針對徐變、松弛、疲勞等復雜荷載作用并不完全適用，結構破壞取決于應力和變形的共同發(fā)展水平。通過研究徐變、疲勞的破壞條件及規(guī)律，借助聲發(fā)射技術衡量結構損傷的時空分布，探求結構破壞包絡曲線與靜力曲線加載之間的聯系，以徐變和松弛破壞為突破口建立基于強度-變形的雙參數破壞準則；該雙參數準則針對徐變、松弛、疲勞、斷裂損傷等問題具有普遍適用性，并且具有明確的數學表達和程序可實現性；利用全約束溫度應力試驗研究徐變松弛的耦合效應；結合溪洛渡特高拱壩，將雙參數準則應用于工程實際并用實踐檢驗理論的可行性。本研究將為混凝土的開裂控制及機理奠定理論基礎，對我國的水電建設和國民經濟發(fā)展具有重要的理論意義和實用價值。