荷载作用下砼宏细观损伤演变对渗透性能劣化的影响机制

现有混凝土耐久性模型多针对环境作用建立,忽略荷载损伤效应对耐久性的影响，用于指导工程实践会夸大结构的耐久性能，导致对结构失效风险认识不足。混凝土渗透性是影响耐久性的首要因素，因此本项目运用宏细微观测试方法和细观力学、损伤力学、砼材料学、流体与离子运动学及数值分析等手段，从混凝土的细微观结构、宏观性能、时间等多个层次与尺度开展荷载作用下混凝土的渗透性能研究，揭示宏细观损伤演化与渗透性劣化之间的关系，在完善混凝土耐久性设计、试验以及评估基础理论的同时为工程材料控制提供可靠依据。研究内容包括：持续荷载作用下混凝土渗透性试验新装置、新方法与评价体系；不同荷载形式与应力水平下混凝土渗透性试验研究与性能变化细微观机理；外部荷载作用下混凝土中的裂缝及发展对其渗透性能的影响；混凝土徐变损伤演化规律及其对混凝土渗透性能的影响机理；综合考虑荷载损伤效应与时间效应等重要影响，建立损伤混凝土渗透性分析基本理论。

现有混凝土耐久性模型多针对自然环境作用建立,忽略荷载损伤效应对耐久性的影响，用于指导工程实践会夸大结构的耐久性能，导致对结构失效风险认识不足。在海洋环境中，混凝土氯离子渗透性是影响其耐久性的首要因素，因此本项目考虑不同形式荷载和应力水平对混凝土结构造成的损伤，开展损伤/开裂混凝土氯离子渗透性试验与理论研究，以揭示混凝土损伤演化与渗透性劣化之间的对应关系，完善混凝土耐久性设计、试验以及评估基础理论。本项目开展的具体研究如下：.（1）建立了持续荷载作用下混凝土渗透性试验研究新方法，获得了国家发明专利；.（2）研究了压缩及拉伸荷载作用下不同应力水平对未现宏观开裂混凝土渗透性能的影响规律，揭示了混凝土细观结构变化对其渗透性能的影响机理；.（3）研究了不同暴露时间、不同应力水平拉压荷载长期作用下混凝土中氯离子渗透性变化规律，建立了混凝土表面氯离子浓度、氯离子扩散系数与暴露时间及所加拉压荷载水平的对应关系；.（4）研究了持续荷载长期作用下混凝土徐变的演化规律，揭示了混凝土徐变对其渗透性能的影响机理；.（5）研究了早龄期荷载对混凝土耐久性能的影响规律及影响机理；.（6）得到了基于超声波速的混凝土渗透性能评价方法；.（7）研究了裂缝形态特征参数对混凝土渗透性能的影响规律，得到对渗透性敏感的裂缝特征参数，提出了考虑裂缝曲折度与开裂方向影响的有效裂缝几何参数；.（8）研究了裂缝自愈合对混凝土渗透性能的影响规律和影响机理；.（9）建立了荷载作用下结构混凝土中氯离子分布的预测模型；.（10）研究了混凝土损伤演变与宏观渗透性能的量化关系，建立了荷载作用下损伤未开裂混凝土中氯离子运动传输的理论模型。.（11）研究了饱和、非饱和状态下水分和氯离子在开裂混凝土内的耦合输运方式，建立了开裂混凝土中氯离子的预测模型。