水环境下机敏混凝土导电机理和裂缝智能诊断研究

由于受到水的侵蚀和材料老化的影响，水下混凝土结构的性能劣化速度较快。对水下混凝土结构的检测、评估和加固是掌握其使用性能，延长其使用寿命的重要措施。目前，对水下混凝土检测普遍采用超声波法、水下影像法等方法，成本昂贵，且只能检测到结构表面的病害情况。机敏混凝土作为一种具有自检测能力的混凝土材料，在增强了材料的性能的基础上实现了无需外加任何传感器的自检测，并且其机敏性能够反映材料内部的损伤，所以将机敏混凝土引入到水下混凝土结构中，既能起到增强其使用性能，又能降低检测成本，提高检测精度，实现材料的实时自检测。本项目主要是为水下混凝土工程引入机敏混凝土做探索工作，主要研究在水环境下机敏混凝土的压力水渗流模型、导电渗流模型及其力电耦合模型，裂缝对压力水和导电渗流路径的影响。结合现场实验验证研究成果。结此课题的研究将实现混凝土领域的突破与创新，且对我国水下混凝土工程的监控技术发展具有重要的实用意义。 2100433B

本项目选择钢渣作为导电相材料，以钢渣取代普通混凝土中的粗、细骨料以及掺和料制备具有机敏特性的混凝土，重点研究钢渣的排放与冷却工艺、钢渣的化学组成和矿物组成对钢渣混凝土的导电性、压敏和温敏等机敏特性的影响规律及其机理，同时研究钢渣机敏混凝土的力学性能及电热特性。通过调整钢渣的排放与冷却工艺，使其更适合于配制导电、机敏混凝土，并研究钢渣混凝土的导电性与机敏性随环境和应力的变化规律。.钢渣机敏混凝土是一种集承载性与导电、压敏和温敏特性为一体、高性能价格比的新型建筑材料，对我国冶金、建材工业所面临的资源、能源、环境等严峻形势的改善，具有重要的意义。 2100433B

用形状记忆合金SMA作为驱动元件，实现对混凝土结构变形、预应力状态及裂缝的主动控制，可能引起土木工程新的技术革命，具有重要的学术意义和应用价值。形状记忆合金SMA具有独特的形状记忆性能和相变超弹性。本项目探索如何利用SMA的形状记忆性能，实现混凝土结构的智能预应力及裂缝的智能控制，研究SMA在混凝土基体约束下的相变规律及其本构模型，揭示SMA与混凝土间的相互作用机理及传力机制，研究SMA对混凝土结构的驱动效率、影响驱动效应的主要因素，建立分析驱动效应的数学模型及智能控制系统。探索利用SMA的相变超弹性发展智能隔震器的可行性，研究SMA智能隔震器的能量吸收和阻尼隔震性能。 2100433B