基于微细观特性的道路透水混凝土裂缝演变规律和破坏机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51908253
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    周娟兰
  • 依托单位：
    江苏科技大学
  • 学科分类：
    E0809.道路与轨道工程
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

To date, the researches about failure mechanism of road pervious concrete are mainly based on the framework of phenomenological theory, which cannot reflect the essence of failure mechanism. Therefore, the micro- and meso-test and numerical simulation are applied to explore the essence of crack initiation, propagation, penetration, and failure of pervious concrete: The meso-damage process of pervious concrete under uniaxial compression is scanned by X-ray CT. Based on the meso-test data, the meso-crack was identified, and the evolution process is described quantitatively. In addition, the damage constitutive model of pervious concrete is also developed. PFC3D is used to achieve 3D reconstruction and simulate the uniaxial compression of pervious concrete. The meso-mechanical properties of the failure process in pervious concrete are studied. In terms of the principle of energy dissipation, the energy evolution of pervious concrete under uniaxial compression is revealed. After that, the influence of micro- and meso-characteristics of aggregate, interfacial transition zone, void and cement mortar on fracture propagation, meso-mechanical reaction and energy evolution is in-depth studied. Based on the results, the evolution law and failure mechanism of cracks in pervious concrete are discovered. The research results are expected to provide theoretical reference and technical support for the design, development and application of high strength pervious concrete.
目前关于道路透水混凝土破坏机理的研究主要建立在宏观唯象分析基础上，缺乏对破坏机理内在本质的深刻描述。本项目基于微细观测试技术和数值模拟手段，对透水混凝土裂缝的萌生、扩展、贯通、以及最后失稳破坏实质进行探索：采用X射线CT技术，实现对细观裂缝的识别和演化过程的定量分析和描述，建立透水混凝土损伤本构模型；通过PFC3D平台的透水混凝土三维重构和单轴压缩试验仿真，研究破坏过程中的细观力学特性；利用能量耗散原理，揭示透水混凝土破坏过程中能量演化规律；基于此，深入研究集料、界面过渡区、空隙和水泥胶浆的微细观特性对透水混凝土破坏过程中裂缝扩展、细观力学反应和能量演化的影响。综合上述成果，揭示透水混凝土裂缝演变规律和破坏机理，研究成果将有望为高强透水混凝土的设计、开发和应用提供理论参考和技术支持。

结项摘要

目前关于道路透水混凝土破坏机理的研究主要建立在宏观唯象分析基础上，缺乏对破坏机理内在本质的深刻描述。因此，通过室内试验、数字图像处理和离散元数值模拟多手段研究方法，多角度研究透水混凝土的细观结构特性和力学破坏机理：基于数字图像处理技术，重点分析了透水混凝土内部空隙和集料分布特性。通过室内透水混凝土单轴抗压强度试验，得到其应力-应变全曲线。结合室内透水混凝土开裂过程观测和应力-应变全曲线，分析透水混凝土破坏形态，并建立透水混凝土单轴抗压本构模型。采用离散元软件生成透水混凝土三维虚拟试件，采用椭球体描述粗集料颗粒的三维不规则形状进行单轴抗压强度数值模拟。以室内单轴抗压强度应力-应变曲线为依据，进行参数校验，结果表明离散元数值模拟结果与室内试验具有较好的一致性。基于数值模拟试验，从透水混凝土强度、内部颗粒分布、力链分布、接触点数量和接触力分布出发，研究集料组成、集料形状和水泥胶浆粘结强度对透水混凝土抗压性能影响。综合上述成果，揭示透水混凝土裂缝演变规律和破坏机理，研究成果将有望为高强透水混凝土的设计、开发和应用提供理论参考和技术支持。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（3）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
Crack self-healing of cement-based materials by microorganisms immobilized in expanded vermiculite
膨胀蛭石固定微生物对水泥基材料裂纹的自修复
  • DOI：
    10.1016/j.conbuildmat.2020.121610
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Construction and Building Materials
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Qw Zhan;Juanlan Zhou;Sg Wang;Yl Su;By Liu;Xn Yu;Zh Pan;Cx Qian
  • 通讯作者：
    Cx Qian
Using molecular dynamics and experiments to investigate the morphology and micro-structure of SBS modified asphalt binder
利用分子动力学和实验研究SBS改性沥青结合料的形貌和微观结构
  • DOI：
    10.1016/j.mtcomm.2021.103082
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Materials Today Communications
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Manman Su;Juanlan Zhou;Jingzhou Lu;Wei Chen;Hongliang Zhang
  • 通讯作者：
    Hongliang Zhang
Study on improving the self-repairing effect of cement-based materials by microbial mineralization coupled with inorganic minerals
微生物矿化与无机矿物耦合提高水泥基材料自修复效果的研究
  • DOI：
    10.1016/j.cscm.2022.e01279
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Case Studies in Construction Materials
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Anhui Wang;Qiwei Zhan;Changhao Fu;Yaqi Wang;Juanlan Zhou;Yongsheng Zhang
  • 通讯作者：
    Yongsheng Zhang
Discrete element modelling of the uniaxial compression behavior of pervious concrete
透水混凝土单轴压缩行为的离散元建模
  • DOI：
    10.1016/j.cscm.2023.e01937
  • 发表时间：
    2023
  • 期刊：
    Case Studies in Construction Materials
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Juanlan Zhou;Mulian Zheng;Qiwei Zhan;Rubing zhou;Rongsheng Zhang;Wangya Qi
  • 通讯作者：
    Wangya Qi
Study on improving the activity of mineralized microorganisms by regulating the chemical environment of marine concrete crack area with inorganic minerals
无机矿物调节海工混凝土裂缝区化学环境提高矿化微生物活性的研究
  • DOI：
    10.1016/j.conbuildmat.2022.128173
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Construction and Building Materials
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Changhao Fu;Qiwei Zhan;Anhui Wang;Juanlan Zhou;Zhihong Pan
  • 通讯作者：
    Zhihong Pan

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其他文献

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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

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          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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