自修复混凝土中胶黏剂性能的试验研究

第17卷第17期2017年6月1671 — 1815(2017)017-0292-05科学技术与工程

Science Technology and Engineering

Vol. 17 N o. 17 Jun. 2017

©2017 Sci.Tech.Engrg.

建筑科学

自修复混凝土中胶黏剂性能的试验研究

程培峰魏玉伟*

(东北林业大学土木工程学院,哈尔滨150040)

摘要自修复混凝土具有优越的智能性和安全性，对其基础理论进行研究意义重大。而肢黏剂作为自修复混凝土的一种 修复材料，对混凝土的自修复效果起着决定性的作用。因此为了保证修复后的混凝土裂缝不再开裂，肢黏剂必须具有良好的 流动性和较高的黏结强度。以W D5319、长城717肢黏剂和环氧树脂三种肢黏剂为例，分别进行流动性与黏结强度试验;对试 验数据进行分析比较后选出综合性能最佳的肢黏剂。结果表明：自制的流动性试验装置能够比较真实的反映肢黏剂在混凝 土裂缝中的流动情况，即混凝土微裂缝宽度越大，肢黏剂流速越快；当其他条件一定时，流速由快到慢依次为：W D5319、长城 717肢黏剂和环氧树脂；黏结界面黏附面积越大，固化龄期越长，肢黏剂黏结强度越大;且当其他条件一定时，黏结强度由高到 低依次为：环氧树脂、长城717肢黏剂和W D5319。

关键词自修复混凝土肢黏剂 流动性 黏结强度

中图法分类号TU581.2; 文献标志码B

混凝土作为目前用量最多的建筑材料，其存在的 一个最大缺点就是混凝土构件在周围环境的影响下 极易在构件内部产生微裂纹而出现局部损伤[1’2]。然 而，若不能及时修复这些微裂缝，混凝土构件可能由 此诱发宏观裂缝并出现脆性断裂，造成经济损失甚至 人员伤亡[3’4]。因此，国内外学者对于解决混凝土裂 缝的问题有诸多的研究，但研究成果主要是事后维修 和定时维修等被动修复方式，并未彻底解决这一问 题。因此，自修复混凝土作为一种主动修复裂缝的修 复方式登上历史舞台，具体来说就是在浇筑混凝土中 预先埋设含有修复材料的空心玻璃管，构成自修复体 系，当混凝土在外力作用下发生开裂时，同时引起空 新玻璃管破裂，修复剂流出渗入裂缝，使混凝土裂缝 重新愈合，恢复其密实性和力学性能[5]。

修复胶黏剂的选用对于混凝土裂缝愈合■至关 重要，因而胶黏剂的性能也直接影响了混凝土裂缝的 修复娜[6]〇与未开裂时混凝土受力相比，修复后的 混凝土裂缝受力极其复杂，在受到拉伸力、剪切力等作

2016年12月12日收到

第一作者简介:程培峰（1%3—），男，辽宁朝阳人，教授，工学博士，博士研究生导师。研究方向:路基路面。

*通信作者简介:魏玉伟(1991一），男，河南林州人，硕士研究生。研究 方向:路基路面结构与道路工程材料。E-mail:1065378314@qq. com。

引用格式:程培峰，魏玉伟.自修复混凝土中胶黏剂性能的试验研究[J].科学技术与工程，2017, 17(17) : 292—296

Cheng Peifeng, Wei Yuwei. Study on the performance of adhesive in the Self-healing concrete [J ]. Science Technology and Engineering,2017 , 17(17) ： 292—296用力的同时还受到不同形式的剥离力。因此为了确保 修复后的混凝土裂缝再次开裂，就要求胶黏剂具有很 高的黏结强度。此外，良好的流动性也是对修复胶黏 剂性能的要求，因为混凝土开裂的同时就会弓丨起空心 玻璃管破裂，修复胶黏剂只有在尽量短的时间内流出、渗入裂缝中，充分润湿裂缝表面，才能确保其胶黏强 度[7]。鉴于实际中胶黏剂种类众多，性能相差较大，为 了给自修复混凝土中胶黏剂的选择提供一种可行的试 验方法，进而选出适用于自修复混凝土的最佳修复胶 黏剂，现对W D5319、长城717胶黏剂和环氧树脂这三 种胶黏剂进行流动性与黏结强度的试验研究与分析。1试验概况

主要原材料：环氧树脂，长城717胶黏剂，W D5319厌氧胶。混凝土试验原材料选用32. 5级复 合硅酸盐水泥，砂为中砂，细度模数2.7，碎石为5 ~ 20 m m连续级配，表观密度为2 332 kg/m3;水为自 来水;呼兰发电厂的I级粉煤灰;外加剂选用萘系高 效减水剂（F D N-C)。试验采用强度等级为C30的混凝土，粉煤灰34%，混凝土配合比见表1。

2试验方法

2.1流动性试验方法

胶黏剂的流动性测试方法和使用详细说明如表 2所示，但是表2所述方法对于测试胶黏剂在混凝 土微裂缝的流动性并不完全适用，所以本文为了模 拟胶黏剂在混凝土微裂缝中流动情况，自制如图1所示的简易装置。

17期 程培峰，等：自修复混凝土中胶黏剂性能的试验研究 293

表1混凝土配合比

Table 1 Mix proportion of concrete

水泥

/( k g-m'3 )

粉煤灰

/( k g-m'3)

砂

/( k g-m-3 )

碎石

/( k g-m-3 )

水

/( k g-m-3 )

减水剂

/( k g-m-3 )

水胶比砂率

/%

350180800800200 2.650.3850

表2胶黏剂的流动性试验方法及其使用说明

Table 2 Adhesive liquidity test methods and directions for use

方法序号 试验方法名称（方法简称）使用指南

方法1用涂胶器制取湿胶条(涂胶器法）使用状态下的下垂性方法2使用塞子模型（胶塞法）使用状态下的下垂性方法3使用刮板涂覆胶黏剂湿膜层（刮板法）室温条件固化时的下垂性方法4用试验块测量胶黏剂在施胶固化期的静态流动（样块法）热固化时的静态流动性方法5胶黏剂从搭接处流过（槽法）施胶后胶黏剂的流动性方法6胶黏剂从小孔中通过（小孔法）施胶之后胶黏剂的流动性方法7胶黏剂膜的流动（胶膜法）胶膜固化时的流动性

图1流动性试验简易装置

Fig. 1 Simple homemade liquidity test device

在图1所示的装置中，各一次性注射针筒内初 始胶黏剂体积为16 m L，为模拟混凝土中不同宽度 的微裂缝，装置中同一种胶黏剂分别采用不同的针 头直径（1.6 m m和2.O m m)进行试验。当分另(J拔出 针筒上部的注射器活塞时，流动性试验即正式开始，然后分别观测记录在1min、2 min、3 min、5 min、10 min、20 min、30 m i n等特定时刻各个针筒内胶黏剂 的体积，并观测最终试验现象，即可定性分析各种胶 黏剂的流动性。

2.2黏结强度试验方法

试验制作了 6组共计12个尺寸为100 m m X 100 m m X 400 m m的试件，试件在标准养护条件(温度为20 °C ±3 °C，相对湿度大于90%)下养护 至28 d龄期后，其中3组试件作切割处理，另外3 组作抗折试验处理，之后用等体积的三种胶黏剂分别黏结各组试件，将两段试件对接好，两端施加 一定压力使试件断面紧密结合[8]。各组试件具体 说明见表3。

表3试件说明

Table 3 Description of specimen

试件

编号

胶黏剂类型

粘接界

面类型1W D5319

2长城717胶黏剂切割面

3环氧树脂

4W D5319

5长城717胶黏剂自然断裂面

6环氧树脂

注:切割面指切割机切断l〇〇 m m x 100 m m x 400 m m的试件而产

生的界面；自然断裂面指液压式万能试验机把1〇〇 m m X 100 m m X 400 m m的试件压断而产生的界面（试件尺寸单位均为m m)。

待试件断面初步黏结后，将各组试件置于室温 条件下，考虑到室温条件下48 h内胶黏剂并不能完 全固化，所以将黏结完毕的试件分别放置7 d和14 d后，再测试不固化期条件下各组试件的黏结强度 及断裂情况。黏结强度用试件的抗折强度来表征，即对试件进行抗折强度测试，采用10 t液压式万能 试验机跨中三分点双集中等荷载加载，支点间跨度 为300 m m，由于试件断裂后裂缝位置在两集中荷载 之间，所以采用如下所示的抗折强度计算公式。抗 折强度计算应精确至〇. 1M P a，由于试验试件是非 标准试件，故计算抗折强度值时要乘以尺寸换算系数0.85。混凝土抗折强度计算公式为/f= g。式中，F为试件破坏荷载，N;Z为支座间跨度，m m;6为 试件截面宽度，m m;A为试件截面高度，m m。

3试验结果与分析

3.1试验结果

试验结果见表4和表5

。