水泥基材料開裂界面的流體傳輸與物質(zhì)交換

針對工程界了解水泥基工程材料長期穩(wěn)定性的需要，本課題提煉出其中的一個重要科學(xué)問題作為研究內(nèi)容，即液態(tài)流體在水泥基材料裂縫開裂面上的傳輸與物質(zhì)交換過程。研究涉及工程材料，流體力學(xué)和表面科學(xué)，具有明顯的學(xué)科交叉的性質(zhì)。課題在分析了影響流體和開裂面物質(zhì)交換的內(nèi)在和外部因素的基礎(chǔ)上，采取先分析后綜合的研究思路。分別研究液態(tài)流體在狹窄開裂表面之間的流動特性、流體與開裂表面的物理作用和化學(xué)作用，最終建立液態(tài)流體在開裂面之間的傳輸與物質(zhì)交換理論。課題的完成可望在科學(xué)層次和應(yīng)用層次取得多點原創(chuàng)成果：在科學(xué)層次上有可能明確液態(tài)流體在狹窄粗糙面間的流動行為、建立水泥基材料表面物質(zhì)交換理論；在工程層次上有可能為裂縫對水泥基工程結(jié)構(gòu)材料的長期與超長期穩(wěn)定性的真實影響進行定量分析。

水泥基材料的性能是隨時間和環(huán)境條件變化而變化的。水泥基材料的使用壽命與通過其中的離子和質(zhì)量的傳輸特性密切相關(guān)。本研究擬通過對水泥基材料體系中孔溶液的成分、性質(zhì)和傳輸過程的分析，建立其中離子的傳輸過程與水泥漿體孔結(jié)構(gòu)以及與電性能之間的關(guān)系；通過研究不同組成和不同外部介質(zhì)作用的水泥漿體的微觀結(jié)構(gòu)和組成，揭示離子傳輸過程所引起的水泥基材料內(nèi)部的相互作用的規(guī)律；通過總結(jié)外部因素（電場、磁場、濃度、壓力等）對離子傳輸過程的影響規(guī)律，探討和建立控制離子傳輸過程的有效方法。在此基礎(chǔ)上，發(fā)展檢測和診斷水泥基材料內(nèi)部早期病害的新方法；發(fā)展以特定離子的定向運動和局部化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的水泥基材料缺陷的修補新技術(shù)。 2100433B

水泥混凝土易于塑性失水收縮開裂的缺陷對其力學(xué)性能和耐久性能以及混凝土工程質(zhì)量影響顯著，探索水泥混凝土塑性收縮開裂過程中的力學(xué)行為、建立相應(yīng)本構(gòu)關(guān)系以及研究解決相關(guān)關(guān)鍵科學(xué)問題對掌握水泥混凝土塑性力學(xué)特性具有重要的科學(xué)意義。本項目在建立水泥基材料塑性抗拉強度、塑性毛細管失水收縮應(yīng)力的測試方法基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究水泥基材料組成參數(shù)、初始結(jié)構(gòu)參數(shù)、環(huán)境參數(shù)以及約束度參數(shù)等因素對塑性階段水泥基材料開裂力學(xué)性能的作用規(guī)律，采用甄別分處處置不可量化影響因素；構(gòu)建基于材料科學(xué)觀點的水泥基材料塑性收縮開裂本構(gòu)關(guān)系；闡明水泥基材料塑性收縮開裂機理；提出水泥基材料塑性開裂與否的分段判據(jù)，實現(xiàn)對水泥基材料塑性開裂行為預(yù)測。研究成果可為解決混凝土塑性收縮開裂的科學(xué)問題與關(guān)鍵技術(shù)提供科學(xué)指導(dǎo)，具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。