滨海环境下高耐久性低胶凝自密实混凝土材料设计及应用基础研究
批准号:
U2006223
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
280.0 万元
负责人:
龙武剑
依托单位:
学科分类:
工程材料
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
龙武剑
中文摘要
自密实混凝土是现代土木工程常用的建筑材料之一,但其较高胶凝材料导致较高碳排放。为满足我国滨海基础设施大规模建设及可持续发展需求,设计高耐久性的低胶凝(特别是低水泥)用量自密实混凝土(LB-SCC)具有重要现实意义。本项目基于对颗粒堆积理论及强度-耐久性双指标设计方法的优化修正,建立一般使用环境下LB-SCC材料设计准则;在此基础上,系统研究滨海环境下LB-SCC耐久性关键问题,揭示其劣化机理,建立多场多尺度劣化预测模型;同时,基于混凝土材料孔隙、裂缝等微观结构劣化与混凝土中钢筋锈蚀问题之间相互交织、循环退化的逻辑分析,提出混凝土性能提升及钢筋锈蚀抑制联合技术,共同建立滨海环境下以材料劣化抑制为目的的LB-SCC耐久性集成提升策略;最后,构建滨海环境下LB-SCC结构的耐久性综合评价体系。本项目的创新研究成果对推动滨海环境下具有高耐久性的混凝土结构的工程应用具有重要科研及实践价值。
英文摘要
Self-compacting concrete (SCC) is a widely used building material in modern Civil Engineering. However, the high binder content required in the mix proportioning of traditional SCC will cause additional carbon emissions. In order to meet the needs of large-scale construction and sustainable development of coastal infrastructure in China, it is of great practical significance to design high-durability, low-binder (especially low-cement) self-compacting concrete (LB-SCC). This project, based on the optimization and modification of the particle compacting theory and the strength-durability dual index design method, aims to establish a material design method for LB-SCC used in general environment; The key durability issues of LB-SCC especially in costal environment will be discussed and the major degradation mechanisms will be revealed systematically. Then a multi-scale and multi-filed transport model will be established for predicting the ingress speed of corrosive species from the environment; In the meantime, based on the logic analysis of the interweaving and cyclic degradation between the deterioration of the concrete microstructure such as pores and cracks and the corrosion of reinforcing steel, a joint technology of concrete performance improvement and corrosion suppression is proposed. Then a comprehensive durability improvement strategy for LB-SCC aimed for material degradation suppression in coastal environment is established; Finally, a comprehensive evaluation system for the durability of LB-SCC structures in the coastal environment will be established. The innovative research results of this project are of great significance and value to enrich and develop the basic theory of high-performance LB-SCC material design, and promote the engineering application of high-durability LB-SCC structures in the coastal environment.
自密实混凝土是现代高、特、新、大土木工程结构最常用的高性能建筑材料之一,为保证良好的自密实性,其胶凝材料用量通常高于普通高性能混凝土,导致潜在的碳排放环境问题,额外的经济成本问题,以及由于水化热、收缩引发的长期使用性能下降等技术问题。然而,在降低胶凝材料用量的同时,存在自密实混凝土流变性能调控难、硬化性能控制严及复杂环境下耐久性要求高等难题,尤其在滨海复杂侵蚀环境下,随着胶凝材料用量的下降,可能导致抗氯离子侵蚀和抗碳化能力下降等劣化问题。如何在降低自密实混凝土胶凝材料用量的同时,设计及发展高性能自密实混凝土以满足现代建筑工程质量及服役寿命保障需求,是推动现代土木工程高质量建设、绿色可持续发展的关键技术问题。基于本项目研究成果,建立了自密实混凝土组份多尺度颗粒体系物理-化学作用叠加堆聚理论模型,提出了自密实混凝土颗粒堆积密实度与工作-力学-耐久性能多目标优化设计方法;建立了滨海严酷环境多因素耦合作用下自密实混凝土失效速率与复杂环境参数间定量关系,明晰了不同尺度孔隙类别对自密实混凝土中气液两相腐蚀介质传输作用机制;研发了适应严酷服役环境、面向结构关键部位的纳米增强低胶凝自密实混凝土耐久性能提升集成技术及钢筋锈蚀抑制技术;构建了滨海环境下低胶凝自密实混凝土耐久性能评估及服役寿命预测体系。本项目研究成果对滨海环境下高耐久性低胶凝自密实混凝土材料的设计与应用提供了重要的理论基础和技术支撑,相关成果在深中通道、黄茅海跨海大桥、青岛地铁一号线等滨海重大基础设施中应用,获得了广东省科技进步一等奖,山东省技术发明二等奖等奖励,经济和社会效益巨大。
纳米材料复合自密实混凝土流变、硬化性能及机理研究
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批准号:51778368
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2017
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负责人:龙武剑
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依托单位:
基于CPM模型的生态自密实混凝土材料设计关键技术研究
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批准号:51578341
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2015
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负责人:龙武剑
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依托单位:
纤维自密实混凝土收缩徐变性能研究
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批准号:51278306
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2012
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负责人:龙武剑
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依托单位:
滨海环境用新型磷铝酸盐水泥混凝土设计与劣化机理研究
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批准号:51008197
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2010
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负责人:龙武剑
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依托单位:
国内基金
海外基金