掺和料粒度分布对低温混凝土孔结构影响的研究

In the study of low-temperature concrete freezing protection, the influence of the composition and content of admixture on the early hydration has been the key issue in this field. For a long time the influence of admixture on low-temperature concrete mechanical properties and the prediction of its early strength development are studied as well as the influence of compound admixture on low-temperature concrete hydration dynamics, the relationship between hydration dynamics and low-temperature concrete pore structure and the influence of low-temperature concrete pore structure on its durability. Currently, experts consistently agree that the research on the influence of admixture granularity on the low-temperature concrete pore structure shall be studied. Project proposed to study the influence of particle size distribution of admixture on low-temperature concrete pore structure, which is based on the early research results in which the influence of early admixture on early hydration mechanism is studied. Project intends to study the influence of admixture particle size, particle shape and size distribution on low -temperature concrete mechanical properties according to different varieties of admixtures as well as the influence of factors such as admixture particle size distribution on low-temperature concrete micro-pore structure according to its mechanical properties. Project intends to rationally use image particle size distribution algorithm and to establish particle function to achieve the goals that controlling the internal pore structure, mechanical properties and durability of the low-temperature concrete.

低温混凝土冻害防护研究中，掺和料组成与掺量对其早期水化过程中的影响一直为该领域研究的关键问题，长期以来分别研究了掺和料对低温混凝土力学性能影响及早期强度发展的预测；复合掺和料对低温混凝土水化动力学的影响；水化动力学与低温混凝土孔结构的关系；以及低温混凝土孔结构对其耐久性能的影响。目前专家一致认为应该进行掺和料粒度对低温混凝土孔结构影响的研究。 项目在前期掺和料对低温混凝土早期水化机理研究成果的基础上，提出了掺和料粒度分布对低温混凝土孔结构影响的研究。拟从不同品种掺和料出发，研究掺和料粒径、粒形以及粒度分布对低温混凝土力学性能的影响，从其力学性能状态，研究掺和料粒度分布等因素对低温混凝土微观孔结构的影响，合理运用图像颗粒度分布算法，建立颗粒度函数，达到通过优化掺和料颗粒度分布，控制低温混凝土内部孔结构以及力学性能和耐久性的目的。

混凝土的冻害破坏主要发生在北方寒冷地区，混凝土的冻害是导致其劣化的主要因素，优良的低温混凝土孔结构可以有效地预防混凝土早期冻害，改变掺和料粒度分布可以在相同的混凝土配合比下进一步优化混凝土孔结构。因此本项目以掺和料的粒度分布为切入点，基于数学形态学的图像颗粒度分析算法，建立颗粒度函数，达到通过优化掺和料颗粒度分布，控制低温混凝土内部孔结构以及力学性能和耐久性的目的。本项目主要从三个方面开展了研究：运用图像颗粒度分析算法，建立颗粒度函数；掺和料粒度分布与低温混凝土微观性能关系的研究；建立最优粒度分布模型。为掺和料对低温混凝土孔结构的影响及在低温混凝土中更好的应用提供理论基础。. 为保证掺合料的化学活性，使用标准筛将掺合料筛分成不同的粒度区间，通过颗粒度统计分析法，将不同粒度区间的掺合料按不同的质量百分比组合，使其在统计学上满足各种颗粒度分布函数；将满足不同粒度函数的掺合料等比例掺入到混凝土中，系统的测试了不同粒度函数掺合料对混凝土力学性能、耐久性能、微观孔结构、水化特性等方面的影响，以及掺和料粒度分布与低温混凝土微观性能关系；采用分形维数理论及多元线性分析方法研究了掺合料粒度分布区间与混凝土强度的相关系数，建立掺合料粒度区间、低温混凝土强度与孔结构三者之间的数学模型，通过函数分析方法及灰多元线性回归理论进一步调整数学模型的相关参数，提高模型精度，使掺合料粒度区间、低温混凝土强度与孔结构之间的数学模型更加精确。. 本项目在执行期间超额完成了项目预期的科研成果：培养博士后4名，博士后出站1名；培养博士1名，博士在读7名，硕士生7名，学士4名；课题组举办院士论坛1次，参与国内外学术会议10余次，项目负责人先后4次在国际会议上做特邀、主题报告；出版专著2部，发表论文5篇，其中SCI检索论文2篇，EI会议论文2篇，中文核心论文1篇；申请发明专利1项，软件版权1项；解决了2项关键科学问题。不仅在理论上揭示了掺合料粒度分布与低温混凝土之间的性能优化之间的关系，在应用中对于低温混凝土的实际施工起到非常好的指导意义。