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第一届混凝土界面力学学术研讨会在上海召开

与会专家合影

202471日,由同济大学和广西大学主办,同济大学绿色建造研究中心、广西大学双碳科学与技术研究院、Low-carbon Materials and Green Construction期刊编辑部共同承办,中国土木工程学会绿色建造与运维分会、中国城市科学研究会可持续土木工程研究专业委员会共同支持的第一届混凝土界面力学学术研讨会在上海成功召开。

欧洲科学院院士、宁波大学张传增教授,同济大学/广西大学肖建庄教授,华南理工大学吴建营教授,河海大学雷冬教授,同济大学任晓丹教授,青岛理工大学侯东帅教授,上海交通大学刘清风教授,武汉大学杨贞军教授、浙江大学弓扶元研究员、青岛农业大学李秋义教授、广西大学应敬伟副教授、里斯本大学任启帆博士等百余位线上/线下的专家学者和研究生参加了本次会议。

肖建庄教授在开幕式致辞中表示,今年是波特兰水泥发明200周年,而混凝土材料作为全球销量仅次于水的第二大消费品,被广泛应用于建筑结构和土木工程基础设施。作为多相复合材料,混凝土中的骨料与浆体之间存在具有非均匀和非线性的界面过渡区,对混凝土的力学性能、耐久性能和热工性能等有着显著的影响。希望通过此次研讨会搭建的交流平台,共同探索混凝土界面力学的研究前沿和科学方法,推动我国土木工程行业高质量发展。

同济大学/广西大学肖建庄教授致辞

本次研讨会分为特邀报告和圆桌讨论两个环节。特邀报告环节,张传增、雷冬、任晓丹、侯东帅、刘清风、杨贞军、弓扶元、李秋义、应敬伟、任启帆、肖建庄分别围绕混凝土界面多尺度损伤和混凝土界面细微观性能等主题展开了充分地交流与分享。

欧洲科学院院士、宁波大学张传增教授作了题为“关于混凝土界面力学问题的几点思考”的特邀报告。张传增教授从界面力学模型建立出发,高度凝练了不同界面力学模型的特点和优势,包括理想界面模型、损伤界面模型、内聚区模型、相场模型和近场动力学模型。之后张传增教授又从仿生角度介绍了界面改性增强的方法,并借用爱因斯坦的逻辑简单性原则,鼓励各位学者尽量将复杂问题简单化。

欧洲科学院院士、宁波大学张传增教授作特邀报告

河海大学雷冬教授作了题为“基于数字图像方法的混凝土界面力学性能表征”的特邀报告。雷冬教授介绍了基于扫描电子显微镜(SEM)技术与数字图像相关(DIC)技术相结合的混凝土界面过渡区测试方法,通过在扫描电子显微镜试验中安装原位加载装置解决了微观尺度的加载问题。雷冬教授团队通过受压弹性模量的变化确定了界面过渡区的厚度,还通过宏观的受压试验验证了微观试验结果的正确性。在之后的研究中,还将进一步通过机器学习等手段对界面过渡区的相关性能进行智能预测。

河海大学雷冬教授作特邀报告

同济大学任晓丹教授作了题为“界面损伤理论与分析模型”的特邀报告。任晓丹教授首先介绍了同济大学建筑工程系的基本情况,并代表同济大学建筑工程系对到场的专家学者表示热烈欢迎。之后任晓丹教授介绍了其团队近期在3D打印混凝土新拌阶段可建造性能和倒塌预测方面的研究工作、近场动力学模型在混凝土受扭等情况下的模拟研究、基于物理信息的神经网络模型在随机材料结构的性能模拟等研究工作。

同济大学任晓丹教授作特邀报告

青岛理工大学侯东帅教授作了题为“FRP加固混凝土界面微结构与性能的分子动力学研究”的特邀报告。侯东帅教授首先介绍了海洋环境中的FRP/环氧树脂/混凝土界面易受水和离子侵蚀而出现耐久性缺陷的研究背景。侯东帅教授团队通过分子动力学分析,基于ClayFFCVFF组成的复合力场对界面内部水分子的羟基化过程和环氧树脂的聚合反应进行了模拟,揭示了水和离子对于环氧树脂/混凝土界面键合性能和力学响应的影响机理。

青岛理工大学侯东帅教授作特邀报告

上海交通大学刘清风教授作了题为“基于离子传输和骨料特性的ITZ形成机理与模型建立”的特邀报告。刘清风教授介绍了一种预测非饱和胶凝材料中氯离子相对扩散系数的数值模型,采用循环干燥-润湿加载过程模拟了非饱和孔结构中的水分布,并考虑了C-S-H凝胶中凝胶孔的存在,可以反映骨料间距和骨料表面粗糙度等参数的影响。

上海交通大学刘清风教授作特邀报告

武汉大学杨贞军教授作了题为“钢纤维-UHPC界面的改性、机理和模拟研究”的特邀报告。杨贞军教授介绍了一种基于纳米二氧化硅和硅烷偶联剂的钢纤维改性方法,优化了相应的改性工艺,并通过微观CT扫描、原位加载试验和图像分析揭示了界面改性和破坏机理。报告还介绍了基于宏观拉拔试验和理论解来间接标定的界面软化本构曲线,以及实际构件破坏全过程的数值模拟研究。

武汉大学杨贞军教授作特邀报告

浙江大学弓扶元研究员作了题为“混凝土/再生混凝土力学及冻融的细观离散元模拟”的特邀报告。弓扶元研究员介绍了一种多尺度评价混凝土在冻融环境中性能劣化的模拟方法。该方法使用中尺度离散分析方法对混凝土和粘结性能的宏观退化进行了模拟和建模。模型采用Voronoi单元代表砂浆、骨料或者钢筋单元,并通过弹簧单元与其他单元连接。在考虑冻融过程温度历史的情况下,采用提出的混凝土损伤本构关系和粘结性能有限元法进行了结构分析。

浙江大学弓扶元研究员作特邀报告

同济大学段珍华副教授代表青岛农业大学教授李秋义教授作了题为“再生混凝土多重界面结构及性能损伤研究”的特邀报告。报告介绍了再生混凝土多重界面结构重构模型,依据再生粗骨料性能和再生混凝土界面结构特点,准确定位了再生混凝土中的老界面、老浆体-新浆体界面、天然粗骨料-新浆体界面,并利用显微硬度计及SEM等测试技术,揭示了再生混凝土界面破坏特征及性能劣化机理。

同济大学段珍华副教授代作特邀报告

广西大学应敬伟副教授作了题为“混凝土/再生混凝土力学及冻融的细观离散元模拟”的特邀报告。广西大学应敬伟副教授介绍了基于“剩余空间法”的二维和三维混凝土细观建模、基于人工智能深度学习的混凝土多尺度建模方法、二维和三维真实骨料混凝土细观建模的受压开裂性能分析、以及基于三维多孔石墨烯的混凝土界面过渡区改性增强方法。

广西大学应敬伟副教授作特邀报告

里斯本大学任启帆博士作了题为“再生混凝土界面性能的介观尺度模拟研究”的特邀报告。里斯本大学任启帆博士采用四面体单元来模拟真实厚度50-60μm的界面过渡区,考虑了再生骨料的真实形状,并采用了混凝土塑性损伤本构模型进行模拟,分析了骨料形状、老砂浆位置、新老界面过渡区的强度等参数对于抗压和抗拉性能的影响规律。

里斯本大学任启帆博士作特邀报告

同济大学/广西大学肖建庄教授作了题为“混凝土界面力学思考及展望”的特邀报告。肖建庄教授首先强调了混凝土在人类社会发展的重要性,双碳战略目标对混凝土的性能提出更高要求,而界面过渡区是混凝土性能演变机制的关键问题和基础问题。进一步阐述了界面过渡区的表征方法、属性及数值模拟方法,分析了界面过渡区对混凝土力学性能、耐久性、热工性能等的影响,并从骨料与水泥基体角度介绍了界面过渡区的调控方法。最后,总结了当前界面力学研究存在的问题,并对今后的研究做出了展望。

同济大学/广西大学肖建庄教授作特邀报告

讨论环节,张传增、肖建庄、吴建营、雷冬、任晓丹、侯东帅、刘清风、杨贞军、弓扶元、李秋义、应敬伟、刘芳、杨海峰、郭铁丁等与会专家学者围绕再生混凝土多重界面、混凝土界面的尺寸效应、形成机理与表征方法、时变特性、界面损伤与改性增强、多尺度数值模拟等多个方面展开热烈讨论,分享了各自在混凝土界面研究方面的最新思考和经验,并提出了未来研究的相关建议。

讨论环节

华南理工大学吴建营教授在讨论环节发表观点

界面问题是天然混凝土、再生混凝土等不同类型混凝土的共性基础性问题。掌握混凝土界面性能的劣化机理和影响机制,对于实现混凝土性能的科学改性和调控,加深对混凝土性能的再认识,有着重要的科学价值。因此,本次研讨会受到土木领域相关专家学者的极大关注。此次研讨会的成功举办,凝聚了混凝土界面问题的研究共识,并凝练了今后的研究方向,对推动混凝土材料与结构领域的高水平创新研究具有重要意义。