生态纳米超高性能混凝土的制备与应用基础

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51438003
  • 项目类别：
    重点项目
  • 资助金额：
    370.0万
  • 负责人：
    刘加平
  • 依托单位：
    东南大学
  • 学科分类：
    E08.建筑与土木工程
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The construction of special project, the degradation control of concrete bridges and the innovation of structural system highlights the demands for ultra-high performance concrete (UHPC) which is characterized by ultra-high strength, toughness and durability. However, the application of UHPC in engineering project is still limited due to the shortage of existing technologies and also the high cost of nanometer modification. In this project, firstly, Ecological Nano Ultra High Performance Concrete (ENUHPC) will be prepared by adding nanoparticles with high chemical activity which come from solid wastes and low grade resources. Then, in order to understand the synergistic mechanism between nanometer materials and complex cementitious materials, the microstructure design mechanism of ENUHPC, the static and dynamic constitutive relation of ENUHPC, and the failure mechanism of ENUHPC, the research will be mainly focusing on the following aspects: “preparation of ecological nano particles and its working mechanism”, “preparation technology and mechanism of ENUHPC”, “long-term performance of ENUHPC”, and “structure design and demonstration of ENUHPC”. Finally, the successful implementation of this project will generate the key preparation and application technology of ENUHPC, therefore realizing the large-scale, low-cost and high-efficient production of ecological nano particles, the preparation of non-autoclaved concrete product with compressive strength of 300MPa and cast-in-situ ENUHPC with compressive strength of 150MPa and tensile strength of 10MPa, and also the formation of new structure system for ENUHPC and its application.
特种工程建设、混凝土梁桥病害控制和结构体系创新急需具有超高强、超高韧和超高耐久特性，便于工程应用的超高性能混凝土，常规技术难以实现，现有纳米改性技术价格昂贵。项目拟从固体废弃物或低品位资源中获取富含化学活性的纳米粒子作为生态纳米材料，制备生态纳米超高性能混凝土（ENUHPC）。围绕生态纳米材料与复杂胶凝材料的协同作用机制，ENUHPC微结构设计与调控机理，ENUHPC静、动力本构关系与失效机理3个科学问题。从“生态纳米材料制取与作用机制， ENUHPC制备理论与设计，长期服役性能，结构设计理论与工程示范”四个方面对ENUHPC材料与结构进行创新研究。突破ENUHPC制备与应用关键技术，实现生态纳米材料规模化低成本高效制取；制备抗压强度大于300MPa的免蒸压制品，抗压强度大于150MPa、抗拉强度大于10MPa的常规工艺现浇ENUHPC；提出高强钢筋-ENUHPC等新结构体系，并工程示范。

结项摘要

项目针对梁桥病害控制、特种工程建设和结构体系创新的重大需求，提出了从固体废弃物中获取富含化学活性的生态纳米材料制备生态纳米超高性能混凝土（ENUHPC）的创新思路，聚焦亟待解决的生态纳米材料与复杂胶凝材料的协同作用机制、微结构设计与调控机理、静动力本构关系与失效机理等3个科学问题，开展了生态纳米材料制取与作用机制、材料制备理论与设计、长期服役性能、结构设计理论与工程示范4个方面的系统研究，将材料-结构-应用相结合，发展了ENUHPC制备与应用理论及结构设计方法，建立了微结构优化、流动性调控、裂缝控制3项关键技术，发明了系列功能性ENUHPC及其核心材料，提出了3类ENUHPC结构新型式，解决了ENUHPC免蒸养与规模化应用难题，实现在防护工程、组合桥面板等工程应用。取得了如下创新成果：（1）提出了生态纳米材料制备改性方法，实现规模化、低成本、高效制取；发明了生态纳米复合增强材料及其微结构调控技术，实现了常温条件下混凝土的超早强、超高强，制备出免蒸压抗压强度达300MPa以上的ENUHPC，突破了国际上UHPC原材料和工艺的限制。（2）提出了微纳米材料优化选择吸附的极低水胶比浆体粘度调控新方法，降低粘度50%以上；发明了具有强极性链棒状聚合物和端钩微细高强钢纤维，制备出抗压强度大于150MPa、拉伸强度大于10MPa、极限拉应变提高10倍的粗骨料ENUHPC，构建了预制工业化应用成套技术，成功应用于南京五桥等重大工程组合桥面板，满足了桥梁轻质化、自动化、规模化的建造需求。（3）建立了基于多场耦合作用的ENUHPC抗裂性评估方法，实现了开裂风险精准预测；提出了基于内养护和膨胀补偿的收缩抑制技术，实现自收缩降低50%以上和结构长效稳定，成功应用于NH岛礁等防护工程，解决了大体积超厚ENUHPC结构裂缝控制难题，显著提升了工程防御能力。（4）建立了ENUHPC静、动力本构模型，及抗弯、抗剪理论分析计算模型与抗侵彻计算方法，提出了钢-ENUHPC组合梁轻型结构，ENUHPC军民用抗爆结构，震损可恢复ENUHPC空心墩结构等新型式，实现了结构体系的重大创新。

项目成果

期刊论文数量（85）
专著数量（0）
科研奖励数量（3）
会议论文数量（0）
专利数量（22）
Geometrical scaling effect for penetration depth of hard projectiles into concrete targets
硬质弹丸侵彻混凝土目标深度的几何尺度效应
  • DOI：
    10.1016/j.ijimpeng.2018.05.010
  • 发表时间：
    2018-10
  • 期刊：
    International Journal of Impact Engineering
  • 影响因子：
    5.1
  • 作者：
    Y. Peng;H. Wu;Q. Fang;Q. Fang
  • 通讯作者：
    Q. Fang
Flexural behavior of an innovative dovetail UHPC joint in composite bridges under negative bending moment
负弯矩作用下复合材料桥梁创新燕尾UHPC接头的弯曲行为
  • DOI：
    10.1016/j.engstruct.2019.109716
  • 发表时间：
    2019-12
  • 期刊：
    Engineering Structures
  • 影响因子：
    5.5
  • 作者：
    Jianan Qi;Yi Bao;Jingquan Wang;Liang Li;Wenchao Li
  • 通讯作者：
    Wenchao Li
Scaling effect of rigid projectile penetration into concrete target: 3D mesoscopic analyses
刚性弹丸侵彻混凝土目标的缩放效应：3D 细观分析
  • DOI：
    10.1016/j.conbuildmat.2019.03.040
  • 发表时间：
    2019-05-30
  • 期刊：
    CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Wu, H.;Li, Y. C.;Peng, Y.
  • 通讯作者：
    Peng, Y.
Effects of steel fiber content and type on static mechanical properties of UHPCC
钢纤维含量和类型对UHPCC静态力学性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.conbuildmat.2017.12.184
  • 发表时间：
    2018-02-28
  • 期刊：
    CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Ren, G. M.;Wu, H.;Liu, J. Z.
  • 通讯作者：
    Liu, J. Z.
Residual velocities of projectiles after normally perforating the thin ultra-high performance steel fiber reinforced concrete slabs
超高性能钢纤维混凝土薄板正常穿孔后弹丸的残余速度
  • DOI：
    10.1016/j.ijimpeng.2016.06.006
  • 发表时间：
    2016-11-01
  • 期刊：
    INTERNATIONAL JOURNAL OF IMPACT ENGINEERING
  • 影响因子：
    5.1
  • 作者：
    Peng, Y.;Wu, H.;Gong, Z. M.
  • 通讯作者：
    Gong, Z. M.

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其他文献

以晴空指数为主要依据的太阳辐射分区
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
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  • 作者：
    刘大龙;刘加平;杨柳
  • 通讯作者：
    杨柳
混凝土模拟孔隙液中呸啶衍生物对钢筋的阻锈性能与机制
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  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    硅酸盐学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    马麒;蔡景顺;穆松;周霄骋;刘建忠;洪锦祥;刘加平
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    刘加平
极端热湿地区建筑材料热湿物理性能实验研究
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    2019
  • 期刊：
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  • 作者：
    罗戴维;刘加平;何知衡
  • 通讯作者：
    何知衡
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乳液制备的单层膜的表征及其对塑性混凝土表面水分蒸发的阻滞作用
  • DOI：
    10.1016/j.colsurfa.2010.06.012
  • 发表时间：
    2010-08
  • 期刊：
    Colloids and Surfaces, A: Physicochemical and Engineering Aspects
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘加平;田倩;李磊;缪昌文;王育江
  • 通讯作者：
    王育江
西部贫困山区乡村居住环境品质提升的途径与模式——以怒江流域秋那桶村为例
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    王芳;刘加平;张群
  • 通讯作者：
    张群

其他文献

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刘加平的其他基金

复杂海洋环境下钢筋混凝土高耐久基础理论及关键技术
  • 批准号：
    U1706222
  • 批准年份：
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  • 资助金额：
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  • 项目类别：
    联合基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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