钢筋混凝土方面的国家自然科学基金项目

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1、项目编号 51078189 项目名称 碳化与氯盐复合作用下钢筋混凝土腐蚀特征研究项目类型 面上项目 申报学科1 混凝土结构材料(E080511)研究性质 应用基础研究 资助金额 37.00万元 开始日期 2011年1月1日完成日期 2013年12月31日 项目摘要 针对目前单一研究碳化或氯盐引起的钢筋混凝土腐蚀机理，本项目提炼出一个新的科学问题作为研究内容，即碳化与氯盐双重因子复合作用下钢筋混凝土结构与腐蚀特征。研究涉及土木工程、材料学、电化学和冶金学，具有多学科交叉的性质。本项目首先研究氯盐对混凝土孔溶液组成与碳化速度的影响、碳化与氯盐复合作用下混凝土中Friedel复盐分解与生成循环过程中

2、的氯离子存在状态、以及混凝土孔溶液组成、孔结构和产物特征。此基础上进一步确定考虑氯离子迁移时钢筋钝化膜脱钝的氯离子临界浓度，揭示碳化与氯盐复合作用下钢筋混凝土腐蚀规律，并与单一腐蚀因子引起的钢筋腐蚀性能相比较阐明钢筋混凝土腐蚀特征，使研究结论具有广泛的适用性和理论深度。本项目的完成可望在科学和应用层次取得多点原创成果：在科学层次上明确碳化与氯盐复合作用下钢筋混凝土微观结构及腐蚀特征；在工程层次上为钢筋混凝土结构耐久性设计、规范制订和寿命预测提供科学的理论依据。获资助单位 宁波大学(项目负责人)项目编号 21073151 项目名称 混凝土中钢筋钝化与去钝化机理的研究项目类型 面上项目 申报学科1

3、 腐蚀电化学(B030602)研究性质 应用基础研究 资助金额 34.00万元 开始日期 2011年1月1日完成日期 2013年12月31日 项目摘要 钢筋腐蚀是当今世界混凝土结构提前失效而造成巨大经济损失的首要原因，是迫切需要研究的课题。混凝土中钢筋的耐蚀性取决于其表面钝化膜的稳定性。钢筋表面的去钝化是其发生腐蚀的先决条件。本项目拟应用多种电化学技术和现代表面分析方法，特别是发展原位ECSTM和扫描微电极技术，开发适用于测试混凝土中钢筋腐蚀状态的新技术，研究钢筋在混凝土和模拟混凝土孔隙液中表面钝化膜组成、结构、微观形貌、电化学性质等；揭示钢筋钝化、去钝化和再钝化机理及其发生腐蚀的临界条件；探

4、明混凝土中钢筋腐蚀发生和发展过程的主要控制因素和动力学规律以及影响钢筋耐蚀性的关键参数。项目的开展对探明钢筋腐蚀机理有重要意义，其成果对混凝土中钢筋的保护和腐蚀监测有重要应用价值。获资助单位 厦门大学(项目负责人)项目编号 51079036 项目名称 海洋混凝土耐久性参数实时监测及评价体系的研究项目类型 面上项目 申报学科1 监测和诊断及控制(E090604)申报学科2 监测和诊断及控制(E080509)研究性质 应用基础研究 资助金额 37.00万元 开始日期 2011年1月1日完成日期 2013年12月31日 项目摘要 海洋混凝土结构的服役状态需要提供混凝土保护层的定量化信息以及由混凝土包

5、围的钢筋的腐蚀状态。本研究意在开发一种由参比电极、氯离子传感器、腐蚀速率测试单元组成的多元传感器。这个系统原位测量如下的海洋混凝土的耐久性参数：如开路电位、腐蚀电流、深度相关的氯离子浓度、混凝土电阻以及阳极的腐蚀速率。传感器多元阳极监测的腐蚀电流一般来说随氯离子掺量的增高而明显变大，这是一种快捷的、有效的腐蚀监测的方法。此外，氯离子含量和混凝土保护层厚度是混凝土电阻的决定因素。本文提出了一个基于海洋混凝土保护层状态：即氯离子含量、保护层电阻、钢筋腐蚀速率等相关参数作为衡量指标，用加速氯离子渗透装置模拟现场暴露实验方法，并基于上述原理确定不同混凝土中的临界氯离子浓度。研究可以对工程实际劣化状态进

6、行综合评价，也建立了海洋混凝土服役状态的预警系统。获资助单位 哈尔滨工业大学(项目负责人)项目编号 51002193 项目名称 混凝土的电阻变化率与渗透性关系的研究项目类型 青年科学基金项目 申报学科1 新型水泥材料(E020501)申报学科2 新型水泥材料(E0208)研究性质 应用基础研究 资助金额 20.00万元 开始日期 2011年1月1日完成日期 2013年12月31日 项目摘要 渗透性是评价混凝土耐久性的重要指标之一。采用渗透系数法难以评价低渗透性混凝土的渗透性，而氯离子自然扩散试验所需时间太长；利用氯离子电迁移试验和直流电量法时通直流电容易产生极化效应；交流电量法利用混凝土试件的

7、电阻绝对值评价渗透性，而电阻绝对值的测定受到多种因素干扰，影响渗透性的准确评价。研究表明，混凝土中离子和水分渗透速度越快或者浓度变化越大，则混凝土的电阻变化率也越大。电阻变化率是一个相对值，表现了混凝土试件的含水率与孔隙溶液离子浓度变化前后其自身电阻的变化幅度。通过测量含水率和氯离子浓度变化时混凝土的电阻变化率，来研究不同水压力和电场作用下电阻变化率与混凝土的含水率、渗水深度、氯离子含量、氯离子渗透深度的关系，明确混凝土电阻变化率与渗透性的关系，同时，研究干扰离子对混凝土电阻变化率与渗透性关系的影响。研究结果可能为建立直接利用混凝土电阻评价渗透性的方法提供参考。获资助单位 重庆大学(项目负责人

8、)项目编号 50774082 项目名称 岩石破裂后再破坏的力学行为研究项目类型 面上项目 申报学科1 矿山岩体力学与岩层控制(E0409)申报学科2 矿山岩体力学与岩层控制(E0402)研究性质 应用基础研究 资助金额 33.00万元 开始日期 2008年1月1日完成日期 2010年12月31日 项目摘要 大量煤矿矿井随着开采深度的增加，由于高地应力的作用，巷道围岩普遍出现破裂后反复变形破坏的过程、以及围岩破裂破坏后如何稳定控制的问题。现有的岩石力学理论和数值计算方法没有充分考虑岩体破裂后再破坏的力学行为。在认识到围岩在变形破坏的过程中通过转移和调整应力状态及自稳形成自承结构(具有一定的承载能

9、力)的基础上，拟根据岩石试件在不同约束下的破裂后再破坏试验、高围压下巷道的三维相似材料模拟试验、以及实际破坏巷道围岩变形的监测分析和不同支护方式对围岩变形破坏的影响等内容的研究，试图揭示岩石破裂后再破坏的力学机理，包括：岩石破裂后再破坏的强度特征、变形特征、本构理论模型、以及高围压下巷道破坏围岩的控制和稳定性评价方法等。这对于深部矿山岩石力学问题的解决及其它深部岩石工程都具有重要的理论和应用价值。获资助单位 中国矿业大学(项目负责人)项目编号 50674083 项目名称 深部巷道围岩变形、破坏全过程及其稳定控制机理项目类型 面上项目 申报学科1 煤炭地下开采(E0402)研究性质 应用基础研究

10、 资助金额 27.00万元 开始日期 2007年1月1日完成日期 2009年12月31日 项目摘要 本项目以千米深埋高应力巷道围岩破坏失稳为背景，在高应力巷道围岩破坏、支护平衡二维模拟试验成果的基础上，采用原位测试与三维模拟试验的方法，紧紧围绕高应力巷道开挖、围岩变形破坏全过程及其与支护相互作用机理这一关键科学问题开展研究。通过开挖前在巷道围岩预定的不同深度范围内置入多点位移及压力测试元件，获得巷道开挖后在不同支护结构、不同支护强度状态下全过程位移及应力的变化规律；然后根据具体巷道的地质与工程条件等，采用新研制的三维模拟实验台和先进的数字图像采集相关分析技术，全场追踪模型观测面上特征点的位置变

11、化；研究建立深部高应力巷道围岩开挖、破坏、支护平衡演化的动态力学模型，揭示不同支护结构和阻力对承载结构演化影响的机理，获得高应力巷道的围岩稳定控制机理，为巷道合理支护结构的研发提供理论基础。获资助单位 中国矿业大学(项目负责人)项目编号 51074162 项目名称 深部巷道围岩破裂演化及其强度衰减机理的研究项目类型 面上项目 申报学科1 煤炭地下开采(E0402)申报学科2 煤炭地下开采(E0409)研究性质 应用基础研究 资助金额 40.00万元 开始日期 2011年1月1日完成日期 2013年12月31日 项目摘要 以深部高应力岩石巷道围岩破坏失稳为背景，从巷道围岩的环境和历史条件出发，以

12、远离平衡态非线性理论为指导，采用原位监测与真三轴空心厚壁圆筒卸压试验的新方法，紧紧围绕深部巷道围岩强度衰减这一关键科学问题开展研究。通过采用原位超声波和雷达持续测试巷道围岩破裂演化过程中的强度衰减情况的研究，以及现场多次取岩芯的试验方法，研究现场高应力条件下岩体强度衰减的力学行为，准确把握深部巷道围岩破裂演化及其强度衰减的规律，阐明不同支护加固方法在围岩破裂演化过程中的作用机理；然后通过真三轴空心厚壁圆筒加卸载试验方法，真实再现巷道开挖、围岩强度衰减和支护平衡演化的全过程，选择确定三维强度的描述方法及参数，完善符合其破坏特点的三维岩石强度理论及其相应的演化动态力学模型，揭示深部巷道变形破坏的物

13、理本质，提出具有显著成效的深部巷道围岩破坏后二次稳定控制的原理和方法。获资助单位 中国矿业大学(项目负责人)项目编号 40772173 项目名称 高地应力深部巷道围岩的非线性变形破坏机理与锚固特性研究项目类型 面上项目 申报学科1 工程地质学(D0214)申报学科2 工程地质学(E0409)研究性质 应用基础研究 资助金额 41.00万元 开始日期 2008年1月1日完成日期 2010年12月31日 项目摘要 随着埋藏深度的增加，大埋深深部巷道围岩的力学变形特性和支护锚固特性与浅埋洞室相比迥然不同。为有效反映高地应力深埋巷道围岩的非线性变形特性、破坏机理和深部岩锚支护效应，将重点采用相似材料大

14、比例尺三维地质力学模型试验，研究深部巷道开挖引起的围岩的非线性变形特征、分区破裂过程、分区破裂方式、围岩破坏机理、围岩破坏模式以及深部岩锚联合作用机理。在物理模型试验研究的基础上，运用地学、非线性力学和深部岩石力学理论与方法建立深部巷道工程岩体的非线性本构关系和深部岩锚耦合支护力学模型。将建立的本构关系和支护力学模型程序化，应用数值方法分析典型深埋矿区巷道开挖的围岩稳定与支护效果，并与现场实际监测结果进行对比验证。总结试验、理论和数值分析成果，有效揭示深部巷道围岩的非线性变形破坏机理和深部岩锚锚固特性，形成深部巷道开挖围岩稳定与支护的计算分析方法。研究成果将推动我国深部岩体力学和深部岩体锚固工

15、程学科的发展。获资助单位 山东大学(项目负责人)项目编号 40472138 项目名称 边坡三维稳定性分析与加固优化方法项目类型 面上项目 申报学科1 工程地质学(D0214)研究性质 应用基础研究 资助金额 29.00万元 开始日期 2005年1月1日完成日期 2007年12月31日 项目摘要 将申请者近年来研究提出的二维边坡临界滑动场方法、极限平衡显式解答与统一格式、极限平衡与有限元耦合分析法进一步改进与拓展，推广到三维边坡，系统地形成边坡三维稳定性计算与加固优化方法。摈弃传统的条柱法思路，对空间滑面的正应力分布按重力分布作初步假设或直接采用三维有限元计算应力，然后对其修正，使空间滑体满足所有的平衡条件，得到严格极限平衡意义下的边坡三维安全系数解答；应用临界滑动场的最大推力原理，构成空间任一点最危险滑面的走向与倾向的计算法则，确定空间边坡临界滑场；考虑锚索（杆）、抗滑桩、挡墙、减压重等多种加固措施，计算三维边坡稳定性，并优化出最佳加固组合方案。边坡三维稳定性分析与加固优化