非对称服役环境下海底隧道混凝土劣化损伤机理研究

Aiming at the asymmetric service environment of submarine tunnel concrete, considering the effect of coupling action of multiple environmental factors, using the method of combinations of investigation analysis and simulation test, macroscopic non-destructive testing ，RFID technology and microscopic quantitative characterization, and theory deduction and mathematical modeling, and based on applicant’s theory research on concrete durability at early stage and the new multi-filed coupling theory for porous medium materials, the project proposal plans to give the further study on the deterioration or damage of submarine tunnel concrete undergoing multiple-factor coupling action in asymmetric service environment by using DOE (Design of Experiment). At the end, following results are expected to get: (1) building the internal evolution relationship between composition, microstructure and performance of submarine tunnel concrete enduring the coupling action of water pressure, soluble salt erosion, and carbonation; (2) making clear the damage law and mechanism of submarine tunnel concrete withstanding the joint action of structural stress, salt fog erosion and carbonation. The possible results will be directly applied to providing theoretical basis and data support for the residual life prediction of submarine tunnel concrete in actual se rvice as well as the design of new submarine tunnel concrete,and also,it will provide reference for the research of the submarine tunnel concrete.

本项目针对海底隧道混凝土的非对称服役环境，并考虑多环境因素的耦合作用，主要采用调研分析与实验相结合、宏观无损检测和无源RFID传感器标签以及微观定量表征相结合、理论推演和数学建模的研究方法，在前期混凝土耐久性理论研究的基础上，利用多孔介质多场耦合理论和实验设计（DOE）的模拟实验与分析方法，深入研究非对称服役环境下隧道内外侧混凝土在不同环境因素耦合作用下的劣化损伤。预期得到以下成果：（1）构建高孔隙水压-可溶盐侵蚀-碳化三因素耦合作用下海底隧道外侧混凝土“组成-结构-性能”之间的内在演变关系。（2）明确结构应力--盐雾侵蚀—碳化耦合作用下隧道内侧混凝土的劣化损伤规律与内在机理。本项目的研究成果将直接为实际服役的海底隧道混凝土的剩余寿命预测及新隧道混凝土的设计提供理论依据和数据支撑，同时，也将为海底隧道混凝土的研究提供参考借鉴。

海底隧道因其不妨碍船舶航运、可最大程度减少对海洋生态环境的影响等优点，已成为连接海峡、海湾之间优先考虑的全天候海峡通道，并于近年来随着各国尤其是中国经济的发展和工程技术的进步而逐渐增多。本项目针对海底隧道混凝土的非对称服役环境，并考虑多环境因素的耦合作用，主要采用了调研分析与实验相结合、宏观无损检测和无源RFID传感器标签以及微观定量表征相结合、理论推演和数学建模的研究方法，在前期混凝土耐久性理论研究的基础上，利用了多孔介质多场耦合理论和实验设计（DOE）的模拟实验与分析方法，深入研究了非对称服役环境下隧道内外侧混凝土在不同环境因素耦合作用下的劣化损伤。取得了以下成果：.（1）构建了高孔隙水压-可溶盐侵蚀等多因素耦合作用下海底隧道外侧混凝土“组成-结构-性能”之间的内在演变关系；.（2）明确了结构应力--盐雾侵蚀等多因素耦合作用下隧道内侧混凝土的劣化损伤规律与内在机理；. 本项目的研究成果将直接为实际服役的海底隧道混凝土的剩余寿命预测及新隧道混凝土的设计提供了理论依据和数据支撑，同时，也为海底隧道混凝土的设计和研究提供了参考借鉴。