环境水影响下的混凝土损伤机理与破坏机制研究

环境水的侵蚀、裂缝是水工建筑物的主要病害，其数值计算、防裂设计、安全评价都需建立在准确的力学参数基础之上，如强度、变形、断裂韧度等，但现有规程和研究少有涉及水环境中混凝土力学性能与损伤破坏机理的探讨。为确保水环境中混凝土建筑物的安全运营，本项目拟开展如下研究：.1.构建加速试验与工程实际之间的相似关系，探讨水环境中混凝土强度、变形、断裂韧度等力学参数的变化规律；.2.利用细观测试分析技术研究混凝土组份与缺陷的变化情况，揭示环境水对混凝土产生化学损伤的细观机理和损伤演化规律；.3.宏观试验与细观分析相结合，揭示环境水影响下混凝土在不同受力阶段空隙和裂纹的变化、扩展规律；.4.化学损伤与细观力学相结合，研究环境水及侵蚀介质作用对混凝土破坏物理力学机制的影响；.5.综合考虑水的力学作用与水环境中混凝土的腐蚀规律和化学损伤过程，建立蚀后混凝土材料强度、刚度、断裂韧度等力学参数和本构关系的理论模型。

一是通过理论分析和实验相结合的方式，着重探讨混凝土材料动态破坏成因及其演化机理的过程，研究破坏的临界条件，并建立表征其破坏机理的一般模型；进而完善我们已给出的混凝土材料的动态本构模型；二是分析研究不同配筋对混凝土材料破坏形态及其破坏机理的影响，包括：配筋率、配筋间距和配筋形式等因素，建立配筋与混凝土之间的粘结-滑移关系；三是基于以上研究工作，建立强冲击载荷作用下钢筋混凝土动态响应的理论分析模型，并在数值上予以实现。意义：通过本项目的完成，力求为工程设计、结构选材提供优化分析和安全保障。 2100433B

混凝土早期的微小损伤若未及时发现，会引发结构的累计损伤，从而导致结构的突发性失效，及时准确地识别混凝土早期微弱和潜在的损伤，一直是混凝土结构工程领域的难题。基于压电陶瓷(PZT)监测信号的电机耦合阻抗(EMI)具有对结构微小损伤敏感、反应迅速等特点，被证明是一种有效的混凝土微小损伤识别方法，但是环境变化(温度、湿度) 、PZT与混凝土结构粘结层特性对EMI损伤识别结果影响显著。本项目研究环境变化(温度、湿度)对PZT阻抗的影响规律，改进减小环境因素影响的PZT保护措施，探求剔除环境因素对混凝土损伤EMI特征参数影响的信号处理技术，建立考虑PZT与混凝土结构粘结层特性的三维EMI损伤识别模型，通过基于细观损伤的小波谱有限元法开发抗环境影响的混凝土微损伤EMI定量识别技术，进一步通过数值分析、模型实验与实际工程应用验证其精确性、有效性，为混凝土结构健康评估提供准确与可靠的依据。