根据教育部科技发展中心教技发厅函【2014】5号文件要求,现对我校推荐的申报高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)候选项目进行公示,公示的内容主要包括项目名称、项目完成人、项目完成单位、申报奖种、项目简介。凡存在知识产权纠纷或项目完成单位、完成人员排序有争议的,不得申报。公示期为2014年8月18日-2014年8月25日。公示期内,任何人对项目、完成人和完成单位持有异议的,请以书面方式实名向科研院反映,并提供必要的证据材料,以便核实查证。提出异议的个人必须在书面异议材料上签名,并提供有效联系方式。凡匿名、冒名和超出期限的异议不予受理,公示内容如下:
项目完成人:孙伟,陈建康,金祖权,蒋金洋,左晓宝,孙国文 刘琳 杨鼎宜
项目完成单位:
,宁波大学,青岛理工大学
申报奖种:自然科学奖
项目简介:
当前我国西部盐湖地区和滨海盐渍土地区普通钢筋混凝土服役寿命仅10~20年,究其原因是高浓度硫酸根离子与氯离子通过混凝土自身的孔隙、微裂纹以及荷载作用下的裂缝传输所致。因此,要揭示混凝土的劣化本质并提升其耐久性和服役寿命,研究侵蚀性介质在混凝土中的传输行为及其劣化机理有极其重要意义。而现代混凝土的多孔、多相和多尺度特征,诱使硫酸根离子与氯离子耦合作用下离子传输过程、混凝土损伤机制不清晰,劣化过程不明晰,导致寿命预测不准确,严重制约长寿命结构混凝土开发。本项目在国家级课题支持下,应用现代测试技术、计算机图像处理以及数值模拟手段,并基于水泥化学、细观力学、多孔介质力学、热动力学等理论,通过大量的室内外试验以及工程调查等,围绕“混凝土在硫酸盐氯盐耦合作用下离子传输及损伤劣化机制”为主题开展了系列深入的研究,取得了如下重要的创新性研究成果:
(1) 首次采用FIB-SEM、微焦点X-CT、纳米压痕等现代测试技术、辅以计算机图像处理和数值模拟手段对混凝土微结构进行可视化追踪与定量表征;建立了复杂胶凝体系水化产物预测模型、骨料与基体界面过渡区体积分数及其孔结构分布预测模型,定量表征了骨料粒子形貌及其含量对界面过渡区(ITZ)微细观结构的影响规律。
(2) 发展粘弹性波的传播理论,发明了一种无损测试混凝土内秉时间的新方法,获得了侵蚀环境下混凝土粘性效应随侵蚀时间演化规律;分析硫酸盐侵蚀下混凝土损伤演化及对Poisson比的影响,求解机械荷载和硫酸盐侵蚀共同作用下微损伤成核的细观力学分析,建立了混凝土损伤耦合粘弹性本构关系。
(3) 实现了应力作用下硫酸根离子在混凝土内的扩散反应过程,建立了混凝土膨胀应变应力时变规律的微宏观尺度上的分析方法,实现硫酸盐侵蚀下混凝土化学—力学等效转换;建立混凝土在荷载与硫酸盐耦合作用下的多尺度本构关系模型。
(4) 建立了含多夹杂的Mori-Tanaka(式11)和相互作用直推法(IDD 式11)预测氯盐在混凝土中扩散的传输系数模型;建立了椭球粒子体系参数、ITZ厚度对混凝土传输影响的多尺度本构模型;通过多尺度方法建立侵蚀离子在混凝土从纳观→微观→细观到宏观的传输模型。
(5) 澄清了硫酸盐侵蚀下延时钙矾石对混凝土侵蚀损伤的驱动作用,揭示了混凝土在硫酸盐、氯盐耦合作用下的离子传输规律和损伤劣化过程,系统阐述硫酸盐-氯盐的耦合作用机制;测定了石膏和钙矾石等侵蚀晶体的生成反应速率常数及弹性模量,获得不同环境下混凝土硫酸根离子反应系数,建立硫酸盐氯盐耦合作用下混凝土结构服役寿命预测模型。
总之,本项目成果显著,提高了我国在国际本领域的学术影响和地位。研究成果被Acta Mechanica Solida Sinica 、Cement and Concrete Research等期刊正面评价,被国外多篇论文引用。本项目成果已在多个工程单位推广应用,社会经济环境效益显著。
项目发表SCI论文46篇,他引135次,出版专著3部,培养博士4名、硕士15名。
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