现代混凝土结构施工期性能的基础研究

混凝土结构施工期经历从水泥水化到强度形成、早期收缩与徐变变形等的一系列物理、化学反应过程，其性能随着时间的推移而发展、变化，具有强烈的时变效应与时变规律，对施工期性能安全起决定性作用。本项目重点研究现代混凝土结构施工期性能时变规律；现代混凝土结构施工期时变性能对服役性能的影响，揭示混凝土结构施工期损伤及劣化规律和特点，从材料、构件、结构不同层次探明施工期性能演化特性对早期开裂的影响及对宏观力学性能表现；根据施工期混凝土结构各临界状态和环境参数，建立现代混凝土结构施工期时变性能理论体系。本项目研究将为我国混凝土结构施工期性能安全、可靠、经济提供科学依据，同时还将有效地促进材料科学、结构工程、物理化学领域的交叉，进一步完善和发展混凝土结构施工期性能研究这一科学前沿理论，加深人们对施工期性能安全意识与认识，紧密联系工程实际，在国际前沿领域取得创新成果。

混凝土施工期经历从水泥水化到强度形成的一系列物理、化学反应过程，其性能随着时间的推移而发展，具有强烈的时变效应与时变规律，对施工期性能安全起决定性作用。研究了混凝土微观结构的形成与演化过程，建立施工期水泥水化三维数值模型，推导出纳观、微观到宏观的水泥石弹性模量的计算公式，提出了简单、实用、精度高的水泥石中氯离子扩散系数预测方法；提出了多级骨料方法，并对水泥的水化和ITZ的演变进行了模拟；量化了水灰比和水化度对水泥石氯离子扩散系数的影响；在考虑界面水灰比和水化度梯度情况下，首次获得了混凝土氯离子扩散系数的数值解，全面地评价了界面各因素对氯离子扩散系数的影响，为复杂施工环境中侵蚀介质对混凝土水化进程的研究提供了新的研究思路；. 提出了施工环境作用的多尺度模型与环境区划；揭示了混凝土结构施工期损伤及劣化规律和特点，从材料、构件、结构不同层次探明施工期性能演化特性对早期开裂影响及对宏观力学性能表现，提出了混凝土结构施工期不同阶段性能特征及不同龄期性能关键指标，将温度、湿度、Cl-、CO2与应力对混凝土水化反应中的影响及其在混凝土中扩散传输过程相结合，考虑各场之间的相互作用，建立了多场耦合作用下混凝土施工期时变性能模型，分析施工期混凝土结构临界状态和环境参数并进行了暴露站现场试验，验证理论模型；研究了现代混凝土结构施工期时变效应对服役性能的影响；研究了施工期混凝土性能变化与服役性能之间的关系及施工期混凝土裂缝产生发展规律与服役性能退化之间的关系；提出了“环境与荷载因素-微细观结构-服役性能”理论分析框架模型；建立了混凝土损伤、开裂和失效全过程的数值分析模型；利用内置式水泥基压电传感元件作为产生和接收超声波信号的发生与接收器，发明了一种新型的施工期混凝土性能监测方法。该方法可测得波速与模量随时间的变化直接反映了施工期混凝土性能的发展状况、波速变化曲线，可将施工期混凝土水化阶段明确区分出来；研究了智能化监测理论和技术，探讨了提高其识别效率和灵敏度技术与方法。利用非接触式电阻抗测定仪测试与分析了孔隙分形及多孔介质孔结构特征，给出了不同比例因数的电分形网络的拓扑结构。. 本项目研究将为我国混凝土结构工程施工期性能安全、可靠、经济提供科学依据，完善和发展混凝土结构施工期性能研究这一科学前沿理论，加深人们对施工期性能安全意识与认识，大幅度减少目前施工期混凝土工程安全隐患。