混凝土的水化动力学和强度预测的研究

研究课题用电阻率测定仪、压力仪等测定不同水灰比、不同水泥、外加剂等配制的混凝土的电阻率发展、强度。TGA、XRD和水化热等测定混凝土中水泥的水化速度和水化程度。同时扫描电镜、压汞仪等测定混凝土的水化产物的结构和孔结构的变化。本研究的技术路线是利用电阻率随时间发展曲线能动态地反映微观结构的形成过程这一优点，来研究混凝土的水化动力学，用微分、对数等不同数值方法分析电阻率发展曲线；系统分析特征点和导数等与配合比的关系，重点分析电阻率曲线和孔结构曲线的转换关系，从而得到孔结构的变化和水化速度，来建立水化动力学模型，建立电阻率和水化程度的关系。利用导电混合法则理论建立导电模型，分析得到原材料配合比中的水灰比等重要参数，建立电阻率和强度定量关系。该研究的成果不仅可以用于优化混凝土的配合比，特别是可用于选择混凝土外加剂，而且可以达到早期预测混凝土强度、保证混凝土工程质量的目的。 2100433B

混凝土结构的抗裂及其破坏研究是一个基础且重要的工程问题，尤其是特高拱坝等大体积水工混凝土在长期复杂的荷载环境下工作，选用合适的破坏准则尤为重要。为此，项目组成员从理论推导、试验验证、设备研发、工程应用验证等方面入手,展开通力合作。针对复杂历时荷载下的混凝土破坏判别准则这一科学技术难题，依据能量原理推导了具有胡克定律的统一表达的基于强度和变形的混凝土双参数破坏准则，实现了对徐变、温度应力等复杂应力作用破坏的高精度预测，为项目整体研究提供了有力的理论支撑；针对混凝土温度应力和变形的量化与控制这一科学技术难题，通过人工气候环境模拟、温度变形自补偿、直接测变形、可分离振捣、无损搭载等技术手段，搭建了多机联控和定量化测控的混凝土温度应力试验系统。实现了徐变松弛耦合作用下的温度应力破坏模拟，为混凝土温度应力开裂分析和破坏研究提供了可靠的试验支撑；针对复杂荷载作用下混凝土变形特性及其极限状态研究这一科学技术难题，实现了约束状态下对弹性模量随龄期变化的无损连续监测，建立了双闭环控制模式下徐变求解机制，指导了WDD大坝工程中的早期温度应力控制，建立了适用于混凝土温度应力破坏的、基于强度和变形的双参数破坏判别准则，为特高混凝土拱坝建设与运行安全提供科学依据。这些瓶颈问题的进展和解决，推进了我国特高拱坝建设基础研究的科技创新，促进了水利水电科学研究整体学术水平的提高。 2100433B

混凝土结构的抗裂及其破坏研究是一个基础且重要的工程问题，尤其是特高拱坝等大体积水工混凝土在长期复杂的荷载环境下工作，选用合适的破坏准则尤其重要。经过前期研究发现，目前单独基于最大应力（或应变、能量）准则针对徐变、松弛、疲劳等复杂荷载作用并不完全适用，结构破坏取决于应力和变形的共同发展水平。通过研究徐变、疲劳的破坏条件及规律，借助声发射技术衡量结构损伤的时空分布，探求结构破坏包络曲线与静力曲线加载之间的联系，以徐变和松弛破坏为突破口建立基于强度-变形的双参数破坏准则；该双参数准则针对徐变、松弛、疲劳、断裂损伤等问题具有普遍适用性，并且具有明确的数学表达和程序可实现性；利用全约束温度应力试验研究徐变松弛的耦合效应；结合溪洛渡特高拱坝，将双参数准则应用于工程实际并用实践检验理论的可行性。本研究将为混凝土的开裂控制及机理奠定理论基础，对我国的水电建设和国民经济发展具有重要的理论意义和实用价值。