膨胀性腐蚀与荷载耦合作用下混凝土多尺度损伤研究

本项目通过多尺度理论模型、计算机模拟技术和试验分析相结合，研究荷载与膨胀性腐蚀因素耦合作用下混凝土内应力变化与微观-细观-宏观结构损伤之间的定量关系。将针对三种典型的膨胀性腐蚀因素（硫酸盐侵蚀，盐结晶，碱-集料反应）与外部荷载（静载和疲劳荷载）耦合作用下的混凝土损伤过程，采用分形理论、统计细观力学理论和多孔介质渐近均匀化理论，建立微观-细观-宏观结构多尺度本构关系及损伤模型；采用真实混凝土微观、细观结构μ-CT图像，建立三维多尺度网格重合算法，对混凝土在耦合因素下的三维多尺度损伤过程进行有限元模拟；提出在耦合因素作用下混凝土微观和细观结构损伤演变的实时监测方案，利用试验结果验证多尺度损伤模型的可靠性。本项目的研究成果，将为多重膨胀性腐蚀与荷载耦合作用下混凝土内部结构多尺度损伤研究及混凝土材料的寿命预测提供理论研究基础。

本项目严格按照计划进行，并已完成了全部研究任务。本项目针对典型的膨胀性腐蚀因素（即：硫酸盐侵蚀，盐结晶）与外部荷载（静载和疲劳荷载）耦合作用下的混凝土损伤过程，采用分形理论、统计细观力学理论和多孔介质渐近均匀化理论，建立了耦合作用下的混凝土微观-细观-宏观结构多尺度本构关系、多尺度损伤模型；采用真实混凝土微观、细观结构μ-CT图像，建立三维多尺度网格重合算法，对混凝土在耦合因素下的三维多尺度损伤过程进行有限元模拟；提出在耦合因素作用下混凝土多尺度结构损伤演变的实时监测方案，利用试验结果验证多尺度损伤模型的可靠性。项目取得成果如下：（1）在国内外期刊或重要会议上发表论文14篇，其中被SCI收录6篇次、EI收录10篇次、ISTP收录2篇次、中国科技论文在线发表2篇；（2）主编专著1部、参编教材1部；（3）申请发明专利3项（1项公开，2项受理）、实用新型专利1项（已授权）；（4）编写铁道部技术规程2部；（5）培养工学博士1名，工学硕士1名；（6）获市级奖励1项，校级奖励3项。