开裂混凝土水分与氯离子侵入的动态成像表征及其机理研究
结题报告
批准号:
51278260
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
张鹏
依托单位:
学科分类:
E08.建筑与土木工程
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
王命平、罗健林、姜玉丹、王鹏刚、刘志强、马万、毕忠华
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
钢筋混凝土构件在各种荷载作用下不可避免地会产生裂缝,裂缝的存在为水分和氯离子等有害介质的侵入提供了便捷通道,从而加速耐久性劣化;水分及溶于其中的氯离子在开裂混凝土中的侵入机理成为混凝土耐久性研究中亟待解决的重要课题,由于常规测试技术的局限性,当前研究还需先进实验手段的支持。本项目应用中子成像技术,力图实现对非透明性混凝土材料在开裂状态下水分和氯离子侵入过程的同步再现和动态成像表征;通过衰减模型推导和后处理程序分析,定量研究开裂混凝土水分和氯离子侵入过程中介质的空间分布规律,以及两者之间的相对滞后现象和多孔基体的过滤机制;基于中子成像和定量分析结果,针对不同材料参数和不同裂缝宽度、深度等裂缝参数以及材料裂缝区和界面区状态,系统揭示开裂混凝土的水分和氯离子侵入机理。为深入研究开裂混凝土的劣化机理及其耐久性评价和寿命预测体系提供理论支持,也为混凝土结构的耐久性研究提供新的研究思路和方法。
英文摘要
Cracks in steel reinforced concrete structures caused by various loads are in most cases inevitable. It is well-known that cracks provide preferential paths for ingress of water and aqueous solutions containing chlorides into cracked structural concrete elements. This process often leads to severe deterioration. Therefore, it is of importance to study the influence of cracks on water and chloride penetration into reinforced concrete elements. However, due to the limitation of traditional testing methods, the study on this topic needs supports from more advanced techniques. In this project neutron imaging, a powerful technique, will be successfully applied to visualize the process of water and chloride penetration into cracked concrete with high spatial resolution. According to the attenuation model and further analysis of the raw data, the spatial water and chloride distributions in cracked concrete during the ingress process are determined in a quantitative way. Neutron imaging is also applied in order to study the difference of penetration fronts between water and chloride ions. The filtration effect of porous cement matrix on chloride ions is also studied. Based on the experimental results and quantitative analysis, the mechanism of water and chloride penetration into cracked reinforced concrete is studied in particular under the conditions of different material parameters, crack parameters such as crack width and crack depth, and situations of cracks and interfaces zone. The obtained results of this project will help to better investigate the deterioration process of cracked reinforced concrete structures and to make proper durability assessment and service life prediction. It also opens a new approach and method for researchers to study further the durability of concrete structures.
在实际服役的钢筋混凝土结构中,由各种力学荷载和环境作用产生的裂缝或大或小总是存在的,这些裂缝的存在为水分和侵蚀性介质的侵入提供了便捷通道,更易引起混凝土内部的钢筋锈蚀及耐久性失效。因此,裂缝是钢筋混凝土结构中的关键和薄弱区域,研究裂缝对混凝土中水分和氯离子传输的影响规律,对更好地认识和理解钢筋混凝土结构的劣化机理及其耐久性失效机制都具有十分重要的意义。. 本项目充分利用先进科学装置,同时结合实验室试验和现场暴露实验及理论分析,对这一课题开展了深入系统研究。实现了开裂混凝土内部水分侵入过程的成像再现和表征,通过模型推导和定量分析,研究了水分在开裂混凝土中的空间分布规律;研究了混凝土裂缝宽度对其水分侵入的影响,揭示了混凝土吸水系数随裂缝宽度的变化规律;研究了水源中断后开裂混凝土内部水分的重新分布现象,揭示了水分在两个方向上的重分布规律;研究了开裂混凝土中氯离子的侵入及其分布规律,并研究了表面防水处理对开裂混凝土抗氯离子性能的效果,利用EPMA电子探针对现场暴露试件进行了研究;研究了水分和氯离子在传输过程中的相对滞后现象及其相关性;同时还研究了微小裂缝状态下混凝土和纤维水泥基材料中的介质侵入规律。本项目为深入研究开裂混凝土的劣化机理及其耐久性评价提供理论参考,一些研究成果应用到青岛沿海地区的地铁工程中,取得了良好的社会和经济效益。. 本项目经四年研究,完成了计划书中的各项任务,取得了预期的研究成果。本项目共发表学术论文26篇,SCI收录论文2篇,EI收录论文5篇;授权发明专利2项,实用新型专利2项;多人次参加国际学术会议;培养博士研究生1名,硕士研究生5名,其中4名研究生均获得国家奖学金;研究成果还获得2014年山东省科技进步二等奖1项,2013年和2016年青岛市科技进步二等奖2项,2015年山东省高等学校优秀科研成果二等奖1项和三等奖1项。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2015
期刊:硅酸盐通报
影响因子:--
作者:张益杰;赵铁军;张鹏;杨静
通讯作者:杨静
DOI:--
发表时间:2015
期刊:混凝土
影响因子:--
作者:张鹏;赵铁军;刘洪珠;张益杰
通讯作者:张益杰
DOI:10.1039/c4cp04137b
发表时间:2015-01-01
期刊:PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS
影响因子:3.3
作者:Hou, Dongshuai;Li, Zongjin;Zhang, Peng
通讯作者:Zhang, Peng
DOI:--
发表时间:2014
期刊:建筑材料学报
影响因子:--
作者:毕忠华;张鹏;王鹏刚;姜福香
通讯作者:姜福香
DOI:--
发表时间:2014
期刊:水利学报
影响因子:--
作者:张鹏;赵彦迪;赵铁军;李绍纯
通讯作者:李绍纯
面向新时期多维度需求的工程与材料领域联合基金统筹布局与推进策略研究
  • 批准号:
    52242304
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    10万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    张鹏
  • 依托单位:
碳纤维基脲酶矿化能源桩热—力耦合作用机理探究
  • 批准号:
    42177167
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.00万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    张鹏
  • 依托单位:
碳纤维基脲酶矿化能源桩热-力耦合作用机理探究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    56万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    张鹏
  • 依托单位:
混凝土耐久性
  • 批准号:
    51922052
  • 项目类别:
    优秀青年科学基金项目
  • 资助金额:
    130万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    张鹏
  • 依托单位:
再生混凝土介质传输机理及其分子动力学模拟
  • 批准号:
    51778309
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    张鹏
  • 依托单位:
滑坡滑动力-位移三维可视化联合预报模型与机理探究
  • 批准号:
    41402275
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    张鹏
  • 依托单位:
混凝土中水分迁移的可视化成像追踪及其动力学规律研究
  • 批准号:
    51008165
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    张鹏
  • 依托单位:
国内基金
海外基金