硫酸盐膨胀性腐蚀对混凝土材料力学性能影响研究

沿海和盐湖地区，混凝土与硫酸盐发生腐蚀反应，反应产物的固相体积是参加反应物质的1.5倍以上，造成混凝土内部结构破坏，影响材料的力学性能。项目采取室内试验、理论建模和数值模拟相结合的方法开展研究。 基于未受腐蚀试件的单轴加载试验结果，建立了未受腐蚀材料的基本本构模型，反映加载时弹塑性变形、损伤等的发展过程。通过对不同腐蚀程度的试件进行单轴加载，研究硫酸盐腐蚀对材料力学性能的影响。并在基本本构模型中耦合腐蚀的影响，得到能反映硫酸盐腐蚀作用的混凝土材料的弹塑性-化学损伤本构模型。从力学理论上阐明硫酸盐对混凝土材料力学性质的影响，揭示膨胀腐蚀的机理，为沿海和盐湖地区混凝土结构的寿命预测、受腐蚀结构承载力计算和加固修复计算提供理论基础。

沿海和盐湖地区，混凝土与硫酸盐发生腐蚀反应，反应产物的固相体积是参加反应物质的1.5 倍以上，造成混凝土内部结构破坏，影响材料的力学性能。本项目采取室内试验、理论建模和数值模拟相结合的方法开展研究。首先对一组未受腐蚀的试件进行轴向抗压试验，在试验基础上基于力学理论建立未受腐蚀材料的基本本构模型，反映加载时弹塑性变形、损伤等的发展过程。然后对另一组试件进行腐蚀试验，获得一系列受腐蚀程度不同的试件，并分别进行力学加载。在此基础上，定义反映腐蚀程度的变量，并建立膨胀内应力同腐蚀程度的关系，在基本本构模型中耦合腐蚀的影响，得到能反映硫酸盐腐蚀作用的混凝土材料的弹塑性-化学损伤本构模型。从力学理论上阐明硫酸盐对混凝土材料力学性质的影响，揭示膨胀腐蚀的机理，为沿海和盐湖地区混凝土结构的寿命预测、受腐蚀结构承载力计算和加固修复计算提供理论基础。

混凝土是一种应用极其广泛的工程建筑材料，一些重要的混凝土建筑物有可能承受变化剧烈的冲击载荷，需要具备抗侵彻、抗层裂的能力。因此研究混凝土材料动态力学性能具有重要实用价值和军事背景。然而，混凝土又是种组份十分复杂的硅酸盐复合材料，骨料尺寸大，质地脆，均匀性差，材料内部存在着大量微空洞和微裂缝等损伤，它们都对混凝土材料的力学性能有重要影响。研究混凝土材料的动态力学性能，涉及到材料的本构关系，动态断裂，损伤演化以及相关的实验技术等方面的内容。因此本研究工作又具有十分重要的学术意义。.本项目将对混凝土材料的动态力学性能开展较为系统的实验研究。试图利用大尺寸SHPB对混凝土材料进行冲击压缩试验，提出测量混凝土材料动态应力-应变关系的实验新方法；并对混凝土材料的层裂现象和材料内部的损伤演化规律进行定量的实验研究。 2100433B

作为一种新型隔震措施，周期性隔震基础已得到研究者越来越多的关注。在不考虑材料阻尼情况下，周期性隔震基础的隔震机理已较明晰。然而，由于理论分析上的困难，材料阻尼因素对周期性隔震基础滤波特性的影响一直未能考虑。本项目将系统研究计入阻尼因素后周期性结构频散关系分析方法以及阻尼因素对周期性隔震基础滤波特性的影响。研究内容主要包括：1）考虑阻尼因素，寻求周期性结构频散关系的求解方法，建立周期性结构滤波特性与耗能特性简化分析模型；2）研究有限周期性结构的能量流动特性，揭示滤波衰减作用和耗能衰减作用的影响机理；3）针对不同地震动、上部结构特性等因素，研究阻尼对周期性隔震基础滤波特性的影响，提出考虑阻尼后周期性隔震基础的简化设计方法。通过本项目研究，可望给出计及阻尼时周期性结构频散关系的有效求解方法，揭示材料阻尼对周期性隔震基础滤波特性的影响，进而丰富和完善周期性隔震基础的计算理论和设计方法。