超低温环境下超高性能混凝土力学行为及其温脆效应

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基本信息

  • 批准号:
    51878480
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0805.工程材料
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Ultra-high-performance concrete (UHPC) is a new type concrete material for the future demand, and cryogenic temperature is one of the extreme service conditions of UHPC. Therefore, it is of great scientific significance of exploring the mechanical behavior and the effect of temperature embrittlement on practical applications of UHPC in cryogenic conditions. Firstly, the mechanical performance test and online monitoring methods and instruments for cryogenic UHPC are designed. The development of mechanical properties, the thermal properties and the mechanism of water phase transition of UHPC at cryogenic temperature are investigated. Consequently, the mechanical behavior model for cryogenic UHPC is established. Secondly, the evolution of microstructure within UHPC under the conditions of cryogenic temperature and its cryogenic freeze-thaw cycles is to be discovered using testing methods such as cryogenic SEM and thermoporometry. The bond properties of the interface and its corresponding strengthening or weakening mechanism are ascertained. Thirdly, the performance evolution of cryogenic C-S-H gel is tested by nanoindentor and atom force microscope. The acoustic emission device is designed to track the process of temperature embrittlement transition of steel fiber and C-S-H gel. The theory of molecular dynamic will be used to simulate the mechanical properties of C-S-H gel and its structure damage at cryogenic temperature. Therefore, the mechanism of temperature embrittlement effect of UHPC at cryogenic temperature can be proposed. The research achievements above will provide scientific guidance for solving scientific problems and key techniques of practical applications of UHPC under the extreme cryogenic conditions.
超高性能混凝土(UHPC)是面向未来需求的一种新型混凝土材料,而超低温是其最极端服役环境条件之一,探索超低温下UHPC力学行为及其温脆效应具有重要的科学意义。首先设计超低温下UHPC力学性能测试与在线监测方法装置,研究超低温下UHPC力学性能发展规律、热工性能与水相变机制,建立超低温下UHPC力学行为模型;采用低温扫描电镜、热孔计法等方法揭示超低温及其冻融循环作用下UHPC微观结构演变规律,探明超低温下UHPC界面粘结特性及其增强或弱化机制;采用纳米压痕与原子力显微镜测定超低温下C-S-H凝胶低温性能演变规律,设计出超低温下声发射在线检测仪追踪超低温下钢纤维及C-S-H凝胶温度脆化过程,并运用分子动力学理论模拟超低温对C-S-H凝胶力学性能及其结构的损伤规律,从而阐明超低温下UHPC温脆效应形成机理。研究成果可为解决UHPC在超低温特种环境下应用的关键科学问题与技术问题提供科学指导。

结项摘要

超高性能混凝土(UHPC)因其优异的综合性能使得其在极端温度环境中的应用成为可能。为此,本项目利用自主开发的极端温度环境下混凝土力学性能测试设备,研究了UHPC在超低温下的力学行为演变规律及纤维-UHPC基体界面劣化机制,探讨了超低温下UHPC的温脆效应并提出了相应的评价公式,揭示了在温变过程中混凝土的温度场分布规律,同时利用声发射测试监测了混凝土在不同温度下的开裂形式及裂缝形成与扩展。此外,在微观层次研究了超低温及其冻融循环作用下UHPC微观结构演变特征,探明了超低温下C-S-H凝胶低温性能演变规律以及温脆过程,探讨了超低温对C-S-H凝胶力学性能及其结构的损伤成因。研究成果可为解决UHPC在超低温及其它温变环境下应用的关键科学问题与技术问题提供科学指导。

项目成果

期刊论文数量(45)
专著数量(2)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
State-of-the-art review on properties evolution and deterioration mechanism of concrete at cryogenic temperature
低温混凝土性能演变和劣化机制的最新进展
  • DOI:
    10.1016/j.conbuildmat.2020.119456
  • 发表时间:
    2020-10-10
  • 期刊:
    CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Jiang, Zhengwu;He, Bei;Zhang, Yi
  • 通讯作者:
    Zhang, Yi
Effects of redispersible polymer powders on the structural build-up of 3D printing cement paste with and without hydroxypropyl methylcellulose
可再分散聚合物粉末对含或不含羟丙基甲基纤维素的 3D 打印水泥浆结构构建的影响
  • DOI:
    10.1016/j.conbuildmat.2020.120551
  • 发表时间:
    2021-01-18
  • 期刊:
    CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Zhang, Yi;Jiang, Zhengwu;Huang, Tao
  • 通讯作者:
    Huang, Tao
The effect of Ca2+ concentrations on the characteristics of Mg(OH)2-based building materials prepared in situ by electrodeposition
Ca2浓度对电沉积原位制备Mg(OH)2基建筑材料性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.conbuildmat.2020.121523
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    Construction and Building Materials
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Bin Li;Zhengwu Jiang;Gan Zhou;Qing Chen
  • 通讯作者:
    Qing Chen
Insight into the Mechanical Performance of the UHPC Repaired Cementitious Composite System after Exposure to High Temperatures.
深入了解 UHPC 修复的水泥基复合材料系统暴露于高温后的机械性能
  • DOI:
    10.3390/ma14154095
  • 发表时间:
    2021-07-22
  • 期刊:
    Materials (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen Q;Zhu Z;Ma R;Jiang Z;Zhang Y;Zhu H
  • 通讯作者:
    Zhu H
Microencapsulation and evaluation of styrene maleic anhydride/epoxy for mechanical triggering self-healing of cementitious materials
苯乙烯马来酸酐/环氧树脂机械触发水泥基自修复的微胶囊化及评价
  • DOI:
    10.1016/j.cemconcomp.2021.104247
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    Cement and Concrete Composites
  • 影响因子:
    10.5
  • 作者:
    Li Wenting;Wei Qi;Chen Qing;Jiang Zhengwu
  • 通讯作者:
    Jiang Zhengwu

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其他文献

On permeable porosity in bio-inspired fibre reinforced cementitious composites
  • DOI:
    10.1504/ijsmss.2012.050451
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒋正武
  • 通讯作者:
    蒋正武
超低温冻融循环对砂浆性能的影响(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒋正武;邓子龙;李文婷;周磊
  • 通讯作者:
    周磊
超低温下高强砂浆强度发展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    硅酸盐学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒋正武;李雄英;张楠
  • 通讯作者:
    张楠
国外超低温下混凝土性能的研究进展评述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    材料导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒋正武;张楠;李雄英;袁怡洁
  • 通讯作者:
    袁怡洁
可持续混凝土的技术原则与途径思考
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    建筑材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒋正武;尹军
  • 通讯作者:
    尹军

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

        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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