[00854102]基于材料改性的海工混凝土耐久性提升关键技术研究与应用

在中国沿海及海洋工程等实施过程中，混凝土结构是海洋工程基础建设的主导结构。然而，海工混凝土结构在海洋环境作用下的耐久性问题较为突出。若发生没有预兆的突然倒塌等事故，后果非常严重。对此，该项目以提升海工混凝土耐久性为切入点，以材料(粉煤灰、矿渣粉)改性为手段，形成了具有独立知识产权的高性能海工混凝土制备方案，主要涉及建筑材料和土木建筑结构等科学技术领域。 (1)制备出大型海洋环境模拟实验室，设计了一种有效的模拟海洋环境的加速试验方案。以相似理论为基础，对实际工程中不同区域的现场环境参数进行模拟，制备出海洋环境模拟实验室；设计出提高氯盐侵蚀速率的加速试验方案，为海工混凝土结构耐久性研究提供试验基础。 (2)研究了载荷作用后粉煤灰混凝土氯离子渗透性能，揭示了侵蚀条件下粉煤灰混凝土梁承载力演化规律。分析了50％等级载荷下粉煤灰掺量为20％、35％和50％的混凝土氯离子浓度随深度变化规律，为合理设计粉煤灰掺量提供参考；对加速侵蚀与自然侵蚀下掺粉煤灰混凝土梁进行裂隙演化规律、极限载荷及跨中挠度分析，得出掺粉煤灰混凝土梁承载力退化机制。 (3)分析了“粉煤灰+矿渣粉”混凝土氯离子渗透性能。以氯离子浓度和氯离子扩散系数为评价指标，开展了不同应力和复掺比例对混凝土氯离子渗透性能影响的研究，得出复掺35％矿粉+15％粉煤灰的混凝土氯离子浓度和扩散系数均最小，较常规海工混凝土下降约28.6％，抗氯离子侵蚀能力最强，海工混凝土寿命可提高30％。 (4)提出了一种内外结合协同限制海工混凝土锈胀的方法。构建了非均匀锈胀开裂三阶段分析模型，分析了海工混凝土钢筋锈胀规律；提出了“内”固定二氧化碳提高其密实度，“外”多次涂抹防水涂料进行防护的限制海工混凝土锈胀的方法。 该项目历经6年的研究，受理、授权国家专利10余项，发表论文20余篇(其中SCI论文1篇，EI论文4篇)，出版专著1部，获软件著作权1项。研究成果达到了国内先进水平，相关论文被它引近百次，并在连云港等近海建筑结构工程中得到成功应用，近二年应用企业新增销售额6000余万，新增利润约2200万。该项目的研究成果为中国高性能海工混凝土的制备积累了丰富经验，为保证并延长海工混凝土结构服役寿命具有重要意义。