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，流體力學和表面科學，具有明顯的學科交叉的性質(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層次和應用層次取得多點原創(chuàng)成果：在科學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構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。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構以及與電性能之間的關系；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構和組成，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反應為基礎的水泥基材料缺陷的修補新技術。 2100433B

水泥混凝土易于塑性失水收縮開裂的缺陷對其力學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行為、建立相應本構關系以及研究解決相關關鍵科學問題對掌握水泥混凝土塑性力學特性具有重要的科學意義。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力的測試方法基礎上，系統(tǒng)研究水泥基材料組成參數(shù)、初始結構參數(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；構建基于材料科學觀點的水泥基材料塑性收縮開裂本構關系；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測。研究成果可為解決混凝土塑性收縮開裂的科學問題與關鍵技術提供科學指導，具有重要的理論意義和應用價值。