基于应力诱导的水泥石微结构形成机理与调控技术

现代水泥基材料的突出特点是强度高、水胶比低、水泥细度大、初凝与终凝的间隔短，水泥浆体初始微结构的形成速度快，材料内部应力集中的不均衡问题突出，从而使得水泥石微结构易产生原生缺陷（裂缝、孔隙），造成材料的一些性能特别是耐久性下降。本项目依据胶凝材料学与细观力学原理，运用细观力学分析，并结合水化硬化过程分析和数值模拟技术相结合的系统性研究方法，综合分析水泥石微结构形成过程的应力产生、分布及其演化规律；提出并探明基于应力诱导的水泥石微结构裂缝形成机理，为高性能水泥基材料设计提供理论指导；提出通过引入诱导介质调整水泥石微结构形成过程中的应力分布和控制应力均衡发展，并可对界面裂缝实施原位自修复的系统技术方法，为优质水泥石微结构的形成提供关键技术支撑。本项目对丰富和完善高性能水泥基材料的科学设计与制备理论，提高水泥混凝土的综合性能和延长生命周期，节约资源能源具有重要意义。

现代水泥基材料的突出特点是强度高、水胶比低、水泥细度大、初凝与终凝的间隔短，水泥浆体初始微结构的形成速度快，材料内部应力集中的不均衡问题突出，从而使得水泥石微结构易产生原生缺陷（裂缝、孔隙），造成材料的一些性能特别是耐久性下降。.本项目依据胶凝材料学与细观力学原理，提出了评估水泥石微结构发展与界面原生缺陷形成的新方法，实现水泥石微结构发展过程与裂缝形成、发展过程的连续、直观表征；结合数值模拟技术，阐释水泥石微结构形成过程的应力产生、分布及其演化规律；提出基于应力诱导的水泥石微结构裂缝形成机理，为高性能水泥基材料设计提供理论指导。.引入表面光滑、质地坚硬、早期活性程度低、后期具有较高水化活性的粉煤灰作为诱导介质，通过调整水泥石微结构形成过程中的应力分布和控制应力均衡发展，并对界面裂缝实施原位自修复的系统技术方法，为优质水泥石微结构的形成提供关键技术支撑；提出一种评估水泥石微结构界面裂缝修复技术效果的方法，构建了基于微-细观力学模型的水泥石破坏机理分析与裂缝愈合模型，在此基础上掌握了基于水泥石水化微环境构建的界面裂缝原位修复增强技术，提高诱导介质的原位愈合能力。.掌握基于本技术原理的内养护大掺量粉煤灰及吸水膨胀树脂集料混凝土两类高性能混凝土设计制备技术，解决大掺量粉煤灰混凝土存在的早期强度低、养护依赖性大等问题，突破远海岛礁工程面临的陆基原材料缺乏、运输成本高昂等瓶颈。.本项目对丰富和完善高性能水泥基材料的科学设计与制备理论，提高水泥混凝土的综合性能和延长生命周期，节约资源能源具有重要意义。