水流作用下混凝土溶蚀-冲刷腐蚀耦合失效机理及性能调控与评估

In order to analyze the durability deterioration of concrete caused by water flow-induced leaching and abrasion, the coupling leaching-abrasion failure mechanism and the performance improvement and evaluation method of concrete under the action of water flowing will be studied by means of corrosion experiment, microscopic and macroscopic measurement, and theoretical modeling.. The main research content is as follows: . (1) The leaching-abrasion corrosion experiments of concrete under the water flowing, the interaction between leaching-induced damage and abrasion-induced failure of concrete, and the mechanism of coupling leaching and abrasion actions on concrete in the flowing water environment; . (2) Influence of micro-nano minerals on the deterioration process of microstructure and macro-performance of concrete under the action of flowing water, and the improvement mechanism and methods of micro-nano minerals on the leaching-abrasion resistance of concrete;. (3) Relationship between shear stress and flowing velocity on the surface of concrete, the law of calcium ion transport and the surface failure of concrete under the flowing water, and the kinetic models of leaching-abrasion behavior of concrete and the evaluation method of its leaching-abrasion resistance.. This study will be provide a theroetical basis not only for the leaching-abrasion resistance design of concrete, but also for the improvement and evaluation of durability of concrete under the flowing water.

针对水流作用下溶蚀-冲刷腐蚀所引起的混凝土耐久性退化问题，本项目通过模拟腐蚀实验、微观测试分析、宏观性能实测，并结合理论建模，研究水流作用下混凝土溶蚀-冲刷腐蚀耦合失效机理及其性能调控与评估方法。主要内容有：.(1)开展水流作用下混凝土溶蚀-冲刷腐蚀实验，分析混凝土溶蚀损伤和冲刷失效之间的相互影响，揭示水流作用下混凝土溶蚀-冲刷腐蚀耦合作用机理；.(2)研究微纳米矿物对水流作用下混凝土微结构劣化和宏观性能退化进程的影响，揭示微纳米矿物对混凝土溶蚀-冲刷性能的调控机制，建立混凝土抗溶蚀-冲刷性能的提升方法; .(3)研究水流作用下混凝土表面剪切力与流速之间的关系，并揭示水流冲刷过程中混凝土内钙离子传输及其表面损伤失效规律，建立混凝土溶蚀-冲刷动力学模型及其性能评估方法。.本项目的研究，为建立水流作用下混凝土抗溶蚀-冲刷设计理论和方法奠定基础，同时为提升和评估水流作用下混凝土的耐久性提供依据。

针对水流作用下溶蚀-冲刷腐蚀所引起的混凝土耐久性退化问题，本项目以多孔介质传输理论、多元复合材料技术、微观测试技术及数值分析方法为基础，通过实验测试、理论建模和数值模拟相结合的方法，研究水流作用下混凝土溶蚀-冲刷腐蚀耦合失效机理及其性能调控与评估方法。主要内容及结果有：.(1) 研究了水质与流速对混凝土溶蚀-冲刷腐蚀进程及其强度的影响，分析了混凝土溶蚀损伤与冲刷失效之间的相互影响规律，揭示了水流作用下混凝土溶蚀-冲刷腐蚀的耦合失效机理；.(2) 研究了水流作用下混凝土表面剪切力与流速之间的关系，分析了具有不同溶蚀程度的混凝土在水流作用下的损伤失效过程，建立了水流作用下混凝土表层损伤失效引起的剥蚀判据；.(3) 研究了微纳米矿物对水流作用下混凝土微结构劣化和宏观性能退化进程的影响，分析了掺微纳米矿物混凝土的固-液平衡关系，揭示了微纳米矿物对混凝土抗溶蚀-冲刷性能的调控机制，并提出了抗溶蚀-冲刷性能的提升方法；.(4) 建立了考虑边界移动的混凝土溶蚀-冲刷动力学模型，编制了相应的计算机分析软件，研究了流速和微纳米矿物对混凝土溶蚀-冲刷腐蚀进程的影响，提出了混凝土抗溶蚀-冲刷性能的定量评估方法。.目前，本项目已发表或录用学术论文31篇，其中SCI论文14篇，EI论文3篇，中文核心期刊12篇，ISTP国际会议论文1篇，申请国家发明专利6项，已授权国家发明专利1项，已登记软件著作权7项，参加国际会议1次，国内会议6次，培养博士、硕士研究生22名。通过本项目的研究，建立了水流作用下混凝土耐久性退化规律的计算理论和抗溶蚀-冲刷性能的调控与评估方法，该研究成果可为合理地设计抗溶蚀-冲刷混凝土结构、科学地评估水流作用下混凝土的服役性能提供理论依据，同时可为水环境下各类混凝土结构的耐久性提升提供技术支持。