Influence of microstructure on the transport properties of concrete

微观结构对混凝土输运性能的影响

基本信息

  • 批准号:
    EP/F002955/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 42.79万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2007 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Most of the world's infrastructure is built in concrete with more than 1m3 of concrete being produced every year for every person on the planet. However, concrete structures gradually deteriorate and this is a major problem around the world. All of the commonly occurring deterioration processes are controlled by the penetration of water and aggressive agents via pores and microcracks inherent in the microstructure. An ability to predict this transport would allow more reliable prediction of remaining life and would facilitate the development of more durable structures. This project aims to develop an understanding of how the microstructure of concrete controls penetration of water and aggressive agents and then to develop models for predicting transport properties. Concrete microstructure will be quantified using a multi-scale approach combining optical, field emission electron and 3D laser scanning confocal microscopy. This will allow all relevant phases to be characterised at the appropriate length scale giving global information (volume fraction, specific surface), morphology (shape), topology (tortuosity, connectivity, constrictivity) and spatial variability. A range of samples will be tested to establish the effect of different ingredients, proportions, processing and exposure history on the microstructure. The transport properties most important to concrete durability will be measured on parallel samples and correlated to the microstructure, to identify the influence and relative contribution of different types and sizes of pore, microcrack and other phases. A multi-scale model of the microstructure will be reconstructed using data from microscopy and models for predicting transport properties will be developed from classical transport theories, effective medium approximation and flow simulation using network models. This will facilitate future development of more durable materials and more reliable service life prediction models and will also be relevant to the storage of radioactive waste.
世界上大多数基础设施都是用混凝土建造的,每年为地球上的每个人生产超过1立方米的混凝土。然而,混凝土结构逐渐恶化,这是世界各地的一个主要问题。所有常见的劣化过程都是由水和侵蚀剂通过微观结构中固有的孔隙和微裂纹的渗透控制的。预测这种迁移的能力将允许对剩余寿命进行更可靠的预测,并将促进更耐用结构的开发。该项目旨在了解混凝土的微观结构如何控制水和侵蚀剂的渗透,然后开发预测运输性能的模型。混凝土微观结构将使用多尺度的方法结合光学,场发射电子和三维激光扫描共聚焦显微镜进行量化。这将允许在适当的长度尺度下表征所有相关相,从而提供全局信息(体积分数、比表面积)、形态(形状)、拓扑结构(弯曲度、连通性、收缩性)和空间变异性。将对一系列样品进行测试,以确定不同成分、比例、加工和暴露历史对微观结构的影响。对混凝土耐久性最重要的传输性能将在平行样品上进行测量,并与微观结构相关联,以确定不同类型和尺寸的孔、微裂纹和其他相的影响和相对贡献。一个多尺度模型的微观结构将重建使用显微镜和模型的数据预测传输特性将开发从经典的传输理论,有效介质近似和流动模拟网络模型。这将有助于今后开发更耐用的材料和更可靠的使用寿命预测模型,也将与放射性废物的储存有关。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effect of entrained air voids on the microstructure and mass transport properties of concrete
  • DOI:
    10.1016/j.cemconres.2011.06.013
  • 发表时间:
    2011-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    H. Wong;A. Pappas;R. Zimmerman;N. Buenfeld
  • 通讯作者:
    H. Wong;A. Pappas;R. Zimmerman;N. Buenfeld
Estimating the permeability of cement pastes and mortars using image analysis and effective medium theory
  • DOI:
    10.1016/j.cemconres.2011.11.018
  • 发表时间:
    2012-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    H. Wong;R. Zimmerman;N. Buenfeld
  • 通讯作者:
    H. Wong;R. Zimmerman;N. Buenfeld
Influence of the interfacial transition zone and microcracking on the diffusivity, permeability and sorptivity of cement-based materials after drying
界面过渡区和微裂纹对水泥基材料干燥后扩散性、渗透性和吸着性的影响
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