裂缝自修复混凝土的研究进展
混凝土裂缝可行性研究报告

混凝土裂缝可行性研究报告一、研究目的混凝土裂缝是由于混凝土结构受力而产生的裂缝,如不及时修复会影响结构的使用效果和安全性。
因此,本研究旨在对混凝土裂缝的修复方法进行可行性研究,找到有效的修复方案,为混凝土结构裂缝修复提供理论及实践指导。
二、背景介绍混凝土是一种常见的建筑材料,由水泥、砂、石料和水混合而成,具有较高的强度和耐久性。
然而,在长期使用过程中,由于受到自然因素和外部载荷的影响,混凝土结构容易产生裂缝。
裂缝的存在不仅影响混凝土结构的美观,还可能影响结构的使用寿命和安全性。
三、研究内容1. 混凝土裂缝形成机理的探讨混凝土裂缝的形成主要受到以下因素的影响:水泥水化反应、混凝土收缩、温度变化、外部荷载等。
本研究将从这些方面对裂缝形成的原理进行探讨,为后续的修复提供理论依据。
2. 混凝土裂缝修复方法的研究目前,常见的混凝土裂缝修复方法包括渗透修复、粘结修复、缝宽控制和预应力加固等。
本研究将对这些修复方法进行评价和比较,寻找最适合实际工程应用的修复方法。
3. 修复效果的评价本研究将采用实验测试和数值模拟的方法,对不同的混凝土裂缝修复方案进行试验,并对修复效果进行评价。
通过实验数据的收集和分析,评估不同修复方案的可行性和有效性。
四、研究意义本研究的意义主要体现在以下几个方面:1. 通过对混凝土裂缝形成原理和修复方法的研究,为混凝土结构裂缝的预防和修复提供理论支持和技术指导。
2. 为混凝土结构的维护和保养工作提供可行的修复方案,延长结构的使用寿命,降低维护成本。
3. 为建筑行业的发展提供新的材料和技术支持,促进行业的可持续发展。
五、研究方法本研究将采用实验研究和数值模拟相结合的方法,对混凝土裂缝的形成原理和修复方法进行研究。
具体研究方法包括:1. 实验测试:通过对混凝土试件进行受拉、受压等实验,观测混凝土裂缝的形成和扩展规律,获取裂缝形成机理的实验数据。
2. 数值模拟:采用有限元分析等数值模拟方法,对混凝土裂缝的形成和修复过程进行模拟,预测不同修复方案的效果及可能产生的结果。
混凝土结构裂缝修复技术的研究
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混凝土结构裂缝修复技术的研究混凝土结构是建筑领域中的一种重要的结构形式,其强度高、耐久性好、施工便捷等特点受到了广泛的认可和应用。
但是由于各种原因,混凝土结构在使用过程中也会出现裂缝等质量问题,这些问题不仅影响了混凝土结构的美观度和安全性,也会导致建筑物整体的稳定性下降,给使用者带来极大的安全隐患。
为了解决混凝土结构裂缝的问题,我们需要采用一定的技术手段对其进行修补处理。
经过多年的实践和研究,混凝土结构裂缝修复技术已经取得了一定的进展,本文将从裂缝的形成原因、修复技术的分类、材料的选择和施工技术的要点等方面进行介绍探讨,以期为大家提供一些在实际使用中的帮助和参考。
一、裂缝的形成原因混凝土结构在使用过程中,裂缝的产生与多种物理效应和原因有关:混凝土自身的收缩、水泥胶凝材料的水化反应、结构变形和荷载作用、热胀冷缩、地震和风等自然力的作用等等。
根据裂缝的形成原因,我们可以将混凝土结构裂缝分为几类:收缩性裂缝、温度裂缝、荷载作用下的裂缝以及非结构原因引起的裂缝等。
其中,收缩性裂缝是混凝土结构中最常见的一类裂缝,它是由于混凝土在自身结构中发生变化而引起的,原因主要是混凝土中的水蒸发或水泥浆体的收缩。
温度裂缝则是由于混凝土受到温度影响而引起的,在高温或低温环境下,混凝土中会发生体积改变而产生的裂缝。
荷载作用下的裂缝则是由于混凝土受到了外部负荷作用引起的,这种裂缝一般出现在梁、板等结构上,修补难度较大。
此外,非结构原因引起的裂缝也较为常见,如环境污染、风化、腐蚀等都可能导致混凝土结构产生裂缝,需要及时处理以保障建筑物的安全使用。
二、修复技术的分类根据不同的修复方式,混凝土结构的裂缝修复技术可以大致分为以下几类:切口钻孔注浆法、浇注型修补剂法、钢筋加固补强法以及纤维增强修复技术等。
切口钻孔注浆法是一种较常用的修复方式,其原理是在混凝土结构裂缝周围开设一定长度的切口,再利用专业设备在切口处进行钻孔注浆,修复材料通过注浆管进入到裂缝内部,填充裂缝,加固混凝土结构。
混凝土裂缝自愈合的研究与进展
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摘 要 : 所谓 自愈 合 是 指 当混 凝 土 结 构 开 裂 其 本 身会 自动 修 复 裂 缝 。本 文介 绍 了混 凝 土 裂缝 自愈 合 的相 关研 究 , 包括 对 混 凝 土 天 然愈 合 能 力 的研 究 ,仿 生 自 合 的 研 究 及 在 水 泥 基 中掺 入 特 殊 材 料 实现 自愈 合 的 研 究 。然 后 进 行 了 总结 分 析 并 愈
实现难 度 很 大 。 国内 外部 分 学 者进 行 了大 量 实验
研 究 , 已经初 步形成 了几 种可行 的研 究 方法 ,对
混凝 土 材料 的革命 性 变化产 生 了积 极 的推动 作用。 本 文将 介绍 国 内外 关于 混凝 土 自愈 合 的研 究 情况 ,
并进 行简 要 的总结与 分析 。
生 裂缝 后 立 刻做 出反 应 自行 愈 合 ,那 么结 构 修 复
到愈 合 裂缝 的 目的 , 目前 投 入 使用 的是一 些 防水 水 泥 。更 有 学者 研 究 了在 水泥 基 中掺入 耐 碱微 生 物 对水泥 基试 件愈合 性能 的影 响。
自愈合 混 凝 土 有其 研 究 的价 值 与 意 义 ,但是
对 这 一领 域 的 研 究进 行 了展 望
关键 词 : 自愈 合 ;天 然愈 合 能 力 ;仿 生 自愈 合 ;水 泥基
Ab tac s t: Sef l-he l o r t e nsc nc ee w i e aris l nc he c nc ee sr c u e c a k ngThi pa rw i ho ai ofc nc ee m a o r t l r p i tefo e t o r t tu t r r c i ng l s pe l s w l y t e eae o c a k s l-he lng ofc nc eei l di t i so on r t ou sudisr lt d t r c ef ai o rt .ncu ng sud e fc c e e’ sn t a e ii g a lt sud e i i ef aur r parn bi y t isofb onc s l— l i
混凝土裂缝自愈合性能的研究及进展
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混凝土裂缝自愈合性能的研究及进展混凝土在受力或其它因素的作用下,会出现裂缝,影响了混凝土的使用寿命,裂缝自愈合混凝土可以在不影响结构尺寸和美观的情况下,在混凝土出现裂缝后,自动分泌出的粘结液流出深入裂缝,粘结液可使混凝土裂缝重新愈合,恢复并提高混凝土的性能。
1 裂缝的危害以及形成的原因土木工程结构中,钢筋和混凝土是最常使用的两种材料。
但是,由于受到自身材料性能的限制,钢筋混凝土结构中总是存在着程度不同的裂缝,裂缝对结构的使用性能及使用寿命都会产生非常大的影响:一方面,在外荷载的作用下,结构的破坏都是由混凝土中裂缝的逐渐发展所导致;另一方面,裂缝的存在会导致裂缝处钢筋发生锈蚀,从而影响整个建筑物的安全性及耐久性能。
裂缝产生的原因可描述如下:钢筋混凝土结构物在使用过程中承受两大类荷载:第一类荷载包括静、动荷载和其他荷载;第二类荷载即变形荷载。
结构的裂缝就是由这两大类荷载引起的,概括起来裂缝的主要成因如下:1)由于外荷载(动、静荷载)的直接作用引起的裂缝;2)由外荷载作用引起的结构次内力,由此产生裂缝;3)由变形引起的裂缝,即结构由温度变化引起自身的收缩膨胀从而引起变形,当变形得不到满足,则在结构内部引起应力,应力超过某一限值后产生裂缝。
根据大量的调查资料,工程实际中的裂缝产生的原因,属于变形变化(温度、收缩、不均匀沉降)引起的约占80% 以上;属于由荷载引起的约占20%左右。
2 混凝土本身的愈合能力在混凝土裂缝自愈合研究的初期阶段,主要是基于混凝土本身潜在的愈合能力的研究,实际体现在对于其机理和愈合效果的研究。
J.Stefan(1995)将混凝土试件冻融破坏后,放置水中2〜3个月后混凝土几乎能全部恢复损失的共振频率,并且裂缝中有钙矾石晶体和氢氧化钙晶体。
此实验是在有水环境中且产生了水泥水化产物,这说明混凝土自愈合可能的形成原因是混凝土中未水化完全的水泥再次水化。
国内也有学者做了这方面的实验和研究,并更进一步得到确切结论。
混凝土的自修复性能研究与应用
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混凝土的自修复性能研究与应用随着城市建设的快速发展,混凝土作为最主要的建筑材料之一,承载着大量的结构和基础设施的重量。
然而,长期受到外界环境的侵蚀和使用压力的作用下,混凝土可能会出现裂缝和损伤,进而影响建筑物的结构安全和寿命。
为了克服这一问题,人们开始研究、开发和应用混凝土的自修复性能。
一、自修复混凝土的定义和原理自修复混凝土是指具有自动修复能力的混凝土结构。
其原理主要基于自然界的生物、物理和化学过程。
比如微生物生长、矿物质沉淀和化学反应等,这些过程能够填充和修复混凝土内部的微裂缝,使混凝土结构重新得到修复和加固。
二、自修复混凝土的特点1. 自修复混凝土能及时检测到微裂缝和损伤,通过自身机制迅速实施修复,减轻了人工检测和修复的工作量。
2. 自修复混凝土在维护过程中减少了材料的浪费,提高了资源利用效率。
3. 自修复混凝土能够有效延长建筑物的使用寿命,减少维护和修复工作的频率和成本。
三、自修复混凝土的研究进展自修复混凝土的研究和应用始于1995年。
研究集中在以下几个方面:1. 微生物修复:通过注入含有特定细菌的溶液,细菌在混凝土中生长并形成石灰岩沉淀,填充微裂缝。
2. 微胶囊修复:在混凝土内部注入微胶囊,当微裂缝出现时,微胶囊会破裂释放胶体或树脂来填充裂缝。
3. 自愈合剂修复:将自愈合剂加入混凝土中,当混凝土出现微裂缝时,自愈合剂会与混凝土中未反应的成分发生反应,形成胶状物质填补裂缝。
4. 物理修复:采用纤维材料、网格或超声波等物理手段来修复混凝土的损伤。
5. 化学修复:通过在混凝土中添加具有化学活性的材料,当混凝土发生损伤时,这些材料会与环境中的气体或水反应,形成新的物质填补裂缝。
四、自修复混凝土的应用前景自修复混凝土的研究在实验室阶段已取得了一定的进展,但在工程实践中的应用仍相对较少。
然而,随着对建筑结构安全性要求的提高和对可持续发展的追求,自修复混凝土有着广阔的应用前景。
1. 自修复混凝土可以增加建筑物的使用寿命,减少维护和修复的频率和成本,提高经济效益。
自修复混凝土的性能研究
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自修复混凝土的性能研究自修复混凝土的性能研究自修复混凝土是一种新型的建筑材料,它具有自我修复能力,能够在受损后自行恢复原有的力学性能。
自修复混凝土的研究与应用是近年来混凝土技术领域的热点之一,本文将从自修复混凝土的原理、性能及应用等方面进行介绍和分析。
1. 自修复混凝土的原理自修复混凝土的自我修复能力源于其中的微生物、纳米材料和化学物质等。
混凝土受损后,微生物能够在水的存在下通过代谢作用产生钙化物,填充混凝土中的裂缝,从而恢复其机械性能。
此外,纳米材料的加入可以增强混凝土的密实性和强度,从而有效地阻止裂缝的扩展。
化学物质的加入能够促进微生物的生长和代谢,加速自修复的过程。
2. 自修复混凝土的性能自修复混凝土具有以下几个性能:(1)自我修复能力:混凝土受损后,自动修复裂缝,恢复原有的力学性能。
(2)耐久性:自修复混凝土能够有效地抵抗水、氯离子等腐蚀性物质的侵蚀,提高混凝土的耐久性。
(3)强度:自修复混凝土中的纳米材料能够增强混凝土的强度,提高其抗压性能。
(4)环保性:自修复混凝土中的微生物和化学物质均为环保材料,不会对环境造成污染。
3. 自修复混凝土的应用自修复混凝土目前已经在实际工程中得到了广泛的应用,其主要应用领域包括:(1)桥梁和隧道:自修复混凝土能够有效地提高桥梁和隧道的耐久性和安全性。
(2)水利工程:自修复混凝土能够有效地防止水利工程受损,提高其使用寿命。
(3)建筑物:自修复混凝土能够提高建筑物的抗震性和耐久性。
4. 自修复混凝土的研究进展自修复混凝土的研究已经取得了一定的进展,但仍然存在着一些问题和挑战。
目前,研究人员主要关注以下几个方面:(1)自修复混凝土的修复效率:目前自修复混凝土的修复效率仍然较低,需要进一步提高其修复效率。
(2)自修复混凝土的成本问题:自修复混凝土的成本较高,需要进一步降低其成本,以提高其应用范围。
(3)自修复混凝土的长期性能:自修复混凝土的长期性能需要进一步研究,以确定其在实际工程中的应用效果。
混凝土自修复技术的研究进展与展望
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混凝土自修复技术的研究进展与展望一、引言混凝土自修复技术是近年来工程领域中备受瞩目的研究方向之一。
它能够有效地提高混凝土结构的耐久性和可靠性,延长混凝土结构的使用寿命,降低维护和修复成本。
本文旨在回顾混凝土自修复技术的发展历程,分析其优缺点,并对未来发展进行展望。
二、混凝土自修复技术的发展历程1.传统修复方法传统的混凝土结构修复方法主要包括破坏部位的拆除、重新浇筑混凝土或者使用钢板加固等方法。
这些方法具有一定的效果,但是需要停机维修,耗时耗力,成本高昂。
2.微生物自修复技术微生物自修复技术是一种新型的混凝土自修复技术。
研究表明,一些细菌可以在混凝土中生长繁殖,并在混凝土受到破坏时产生胶状物质填补裂缝,从而实现混凝土的自修复。
这种方法具有环保、经济、高效等优点,但是需要较长时间才能达到修复效果,且需要复杂的管理和维护。
3.化学自修复技术化学自修复技术是通过在混凝土中添加化学物质,使其在混凝土受到破坏时自动产生胶状物质填补裂缝。
这种方法具有速度快、效果好等优点,但是需要添加化学物质,可能对环境造成影响,且添加的化学物质可能与混凝土发生反应导致混凝土性能下降。
4.热自修复技术热自修复技术是通过在混凝土中添加特殊材料,使其在混凝土受到破坏时产生热量,从而实现混凝土的自修复。
这种方法具有效果好、速度快等优点,但是需要添加特殊材料,成本较高,且可能对环境造成影响。
5.光自修复技术光自修复技术是通过在混凝土中添加光敏材料,当混凝土受到破坏时,光敏材料会受到光刺激产生活性物质填补裂缝,从而实现混凝土的自修复。
这种方法具有环保、高效等优点,但是需要添加光敏材料,成本较高。
6.电化学自修复技术电化学自修复技术是通过在混凝土中添加电极,当混凝土受到破坏时,电极会产生氢气和氧气填补裂缝,从而实现混凝土的自修复。
这种方法具有速度快、效果好等优点,但是需要添加电极,成本较高。
三、混凝土自修复技术的优缺点分析1.优点(1)提高混凝土结构的耐久性和可靠性;(2)延长混凝土结构的使用寿命;(3)降低维护和修复成本;(4)环保、高效。
自修复混凝土新材料研究
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自修复混凝土新材料研究一、研究背景混凝土是建筑工程中最常用的材料之一,但由于其容易出现裂缝和损伤,需要进行维护和修复,给工程带来额外的成本和时间。
因此,自修复混凝土的研究成为了近年来的热点。
自修复混凝土是指在混凝土中添加一定量的自愈性物质,当混凝土出现微裂缝时,这些物质能够自动充填裂缝,使混凝土重新获得原有的强度和密实度。
二、自修复混凝土的分类1. 微胶囊自修复混凝土微胶囊自修复混凝土是在混凝土中加入微胶囊,微胶囊内填充有自愈性物质。
当混凝土发生微裂缝时,微胶囊会破裂,释放出自愈性物质填充裂缝。
常用的自愈性物质有脲醛树脂、环氧树脂等。
2. 纳米颗粒自修复混凝土纳米颗粒自修复混凝土是在混凝土中加入纳米颗粒,纳米颗粒能够在混凝土中形成纳米颗粒网络结构,当混凝土发生微裂缝时,纳米颗粒能够通过网络结构填充裂缝。
常用的纳米颗粒有氧化铁、氧化钛等。
3. 微生物自修复混凝土微生物自修复混凝土是通过在混凝土中添加微生物,当混凝土发生微裂缝时,微生物会分解添加的营养物质,产生矿化物质填充裂缝。
常用的微生物有硝化细菌、硫化细菌等。
三、自修复混凝土的研究进展1. 微胶囊自修复混凝土微胶囊自修复混凝土的研究已有多年,国内外学者已经开展了大量的研究工作。
目前,微胶囊自修复混凝土的实际应用还比较有限,主要是受到自愈性物质的成本和稳定性等因素的限制。
未来,需要进一步优化自愈性物质的性能,降低成本,提高其稳定性。
2. 纳米颗粒自修复混凝土纳米颗粒自修复混凝土是近年来的研究热点之一。
研究表明,添加纳米颗粒可以显著提高混凝土的自修复性能。
未来,需要进一步研究纳米颗粒的种类、添加量和分布等参数对混凝土自修复性能的影响。
3. 微生物自修复混凝土微生物自修复混凝土是一种新兴的自修复混凝土。
研究表明,添加微生物能够显著提高混凝土的自修复性能,而且微生物自修复混凝土还具有环保、可持续等优点。
未来,需要进一步研究微生物对混凝土自修复性能的影响机理,优化微生物的添加方式和条件。
混凝土结构自修复技术的研究进展
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混凝土结构自修复技术的研究进展混凝土是建筑业中最常用的材料之一,但是它也存在诸多问题,如混凝土的老化、龟裂等。
这些问题直接影响建筑的安全性、使用寿命和经济性。
自修复技术是近年来不断发展的技术之一,应用于混凝土结构后,能够有效地解决混凝土龟裂老化等问题,提高混凝土结构的使用寿命与安全性。
1.自修复混凝土技术的简介自修复混凝土技术是利用混凝土内部的化学反应或微生物的活性来实现混凝土的自我修复。
该技术主要通过维修裂缝的封闭,恢复混凝土结构的连续性。
当前研究已经涉及到纳米材料、复合材料等,取得了良好的研究进展。
2.自修复混凝土技术的原理混凝土中的裂缝导致了混凝土的强度下降,给结构带来安全隐患。
自修复混凝土技术通过切断混凝土龟裂,改善混凝土材料的强度。
自修复修复技术能够自动为混凝土结构内部的裂缝补充物质,不仅维护了混凝土结构的完整性,而且还能够提高混凝土结构的耐久性。
3.自修复混凝土技术的现状目前,自修复混凝土技术已经成功应用到广泛领域。
下面是一些成功案例和应用领域的简介:(1)叶片复合材料弥补的混凝土宽裂纹:利用超声波接收器检测并处理修复后的裂纹,成功修复了混凝土结构内部的裂纹,提高了混凝土结构的耐久性和安全性。
(2)碳纤维加固混凝土梁:碳纤维能够为混凝土结构创造一个适宜的亲和力,使其强度和抗剪强度得到提高,减少裂缝的发生。
(3)钢丝网补弥补裂缝混凝土:在混凝土表面铺设钢丝网,配合聚合物渗透修复剂,实现自修复混凝土。
4.自修复混凝土技术的未来发展随着混凝土自修复技术的研究不断深入,未来的发展方向主要涉及以下几个方面:(1)一种全新的自修复混凝土材料正在被研制,其具有很高的自修复效率、高度繁殖速率和较高的集成性。
(2)研究采用纳米材料、微复合材料和自组装材料等,来研制自修复材料,以达到自修复更高效,材料更加适用的目标。
(3)研究开发微生物技术,通过改变生物胶质的生态平衡,利用微生物的代谢过程来产生自修复剂,实现高效自修复。
自修复混凝土研究现状
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自修复混凝土研究现状自修复混凝土是一种具有自愈合功能的新型建筑材料,它能够自行修复微小裂缝,从而延长混凝土结构的使用寿命。
自修复混凝土的研究在过去几十年中取得了显著的进展,本文将对其现状进行探讨。
自修复混凝土的研究始于20世纪80年代,最初的目标是通过混凝土内部的微生物活动来修复裂缝。
这种方法被称为生物修复,它利用微生物的代谢活动产生的钙碳酸盐沉淀填补裂缝。
然而,生物修复存在一些问题,如微生物的生长需要特定的环境条件,而且修复速度较慢。
因此,研究人员开始寻找其他的修复机制。
自修复混凝土的研究主要集中在微胶囊和纳米材料两个方向。
微胶囊是一种微小的容器,内部包含修复剂。
当混凝土发生裂缝时,微胶囊会破裂释放修复剂,填补裂缝。
这种方法可以提供快速的修复效果,但微胶囊的添加会改变混凝土的物理性质,影响其力学性能。
纳米材料是一种具有特殊性质的材料,可以在微观尺度上修复混凝土裂缝。
常见的纳米材料包括纳米颗粒和纳米纤维。
纳米颗粒可以通过填充裂缝来修复混凝土,而纳米纤维可以增强混凝土的力学性能。
这些纳米材料的应用可以改善混凝土的自修复能力和耐久性。
还有一些其他的自修复混凝土研究方向,如自愈合水泥基材料和自愈合沥青混凝土等。
自愈合水泥基材料通过添加特殊的化学成分来实现自修复,而自愈合沥青混凝土则利用沥青的流动性来填补裂缝。
这些研究方向的目标都是提高修复效率和延长结构寿命。
自修复混凝土的研究不仅在实验室中进行,也在实际工程中得到了应用。
一些自修复混凝土产品已经投入市场,用于修复桥梁、建筑物等混凝土结构。
这些产品在一定程度上改善了混凝土结构的维护和修复方式,降低了维修成本。
然而,自修复混凝土仍面临着一些挑战。
首先,修复效果的持久性还需要进一步研究。
其次,自修复混凝土的成本较高,限制了其在大规模工程中的应用。
此外,自修复混凝土的设计和施工也需要更多的规范和标准。
自修复混凝土是一种具有广阔应用前景的新型建筑材料。
在不断的研究和改进中,自修复混凝土的性能和应用将得到进一步提升。
混凝土自修复技术的研究与应用
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混凝土自修复技术的研究与应用一、引言混凝土作为一种重要的建筑材料,其在建筑、桥梁、道路等领域中得到广泛应用。
但是,由于混凝土材料本身的缺陷以及外界环境的影响,混凝土结构往往会出现裂缝、缺陷等问题,严重影响其使用寿命和安全性。
因此,混凝土自修复技术的研究与应用已成为当前混凝土材料领域的热点问题。
二、混凝土自修复技术的研究现状1.混凝土自修复技术的定义和分类混凝土自修复技术是指在混凝土结构内部或表面引入一定的自修复材料,使其能够在发生裂缝或缺陷时自行修复,从而保证混凝土结构的稳定性和使用寿命。
根据自修复材料的不同,混凝土自修复技术可以分为物理、化学和生物三种类型。
2.混凝土自修复技术的研究进展随着科技的不断发展,混凝土自修复技术的研究也得到了快速发展。
在物理自修复方面,研究者主要关注于使用纤维增强材料、粘结材料和微胶囊等材料来增强混凝土的自修复能力。
在化学自修复方面,研究者主要研究了微生物、聚合物、化学药剂等材料的应用。
在生物自修复方面,研究者主要研究了生物矿化、菌类分泌物等材料的应用。
三、混凝土自修复技术的应用案例1.混凝土自修复技术在桥梁工程中的应用近年来,混凝土自修复技术在桥梁工程中得到了广泛应用。
例如,某大型桥梁在施工过程中出现了裂缝问题,采用了物理自修复技术,利用微胶囊和聚合物增强材料填充裂缝,成功实现了桥梁的自修复。
2.混凝土自修复技术在隧道工程中的应用混凝土自修复技术在隧道工程中也有着广泛的应用。
例如,某隧道在使用过程中出现了混凝土表面的起砂掉渣问题,采用了化学自修复技术,利用化学药剂填充砂孔和渣孔,成功实现了混凝土的自修复。
四、混凝土自修复技术的优缺点分析1.混凝土自修复技术的优点混凝土自修复技术能够有效地提高混凝土结构的使用寿命和稳定性,降低维护成本,减少对环境的污染。
2.混凝土自修复技术的缺点混凝土自修复技术的应用还面临一些问题。
例如,自修复材料的成本较高,应用范围有限,自修复效果也受到外界环境的影响。
混凝土裂缝自愈合技术的研究进展
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混凝土裂缝自愈合技术的研究进展一、前言混凝土是建筑工程中常用的一种材料,但是由于其在使用过程中会受到各种因素的影响,比如温度变化、水分渗透、载荷作用等,会导致混凝土表面产生裂缝,进而影响建筑物的使用寿命和安全性。
因此,开发一种能够自愈合混凝土裂缝的技术,对于建筑工程的可持续发展具有重要意义。
二、混凝土裂缝自愈合技术概述混凝土裂缝自愈合技术是一种通过混凝土内部的自愈合机制,使混凝土表面裂缝自动愈合的技术。
该技术的实现需要在混凝土中添加一定量的自愈合剂,当混凝土表面出现裂缝时,自愈合剂会自动填充其中,从而实现混凝土裂缝的自愈合。
目前,混凝土裂缝自愈合技术已经成为了混凝土材料领域中的研究热点,具有广泛的应用前景。
三、混凝土裂缝自愈合机理混凝土裂缝自愈合机理主要分为两种,一种是化学自愈合,另一种是物理自愈合。
1. 化学自愈合化学自愈合是指在混凝土中添加的自愈合剂在与混凝土中的水或空气接触时,会发生化学反应,产生固化物质,填充混凝土表面的裂缝。
常见的化学自愈合剂有高分子物质、微胶囊和聚氨酯等。
2. 物理自愈合物理自愈合是指在混凝土中添加的自愈合剂在裂缝面上形成一定的张力和压力,从而促进混凝土表面的裂缝自动闭合。
常见的物理自愈合剂有纤维素纤维和微纳米颗粒等。
四、混凝土裂缝自愈合剂的种类混凝土裂缝自愈合剂的种类繁多,常见的自愈合剂有高分子物质、微胶囊、聚氨酯、纤维素纤维、微纳米颗粒等。
下面将对这些自愈合剂的特点和应用进行详细介绍。
1. 高分子物质高分子物质是一种常见的混凝土裂缝自愈合剂,具有高强度、高韧性、高粘附性等特点,能够填充混凝土表面的裂缝。
常见的高分子物质有聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯等。
2. 微胶囊微胶囊是一种将自愈合剂封装在胶囊中的技术,当混凝土表面出现裂缝时,微胶囊会自动破裂,释放出自愈合剂,填充混凝土表面的裂缝。
常见的微胶囊有聚乙烯胶囊、聚苯乙烯胶囊等。
3. 聚氨酯聚氨酯是一种化学自愈合剂,具有高强度、高韧性、高粘附性等特点,能够填充混凝土表面的裂缝。
自修复混凝土研究现状及发展趋势
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自修复混凝土研究现状及发展趋势一、绪论自修复混凝土是一种新型的智能材料,能够在混凝土结构受损时自行修复。
它的出现极大地提升了混凝土结构的耐久性和可靠性,受到了广泛关注和研究。
本文将从自修复混凝土的定义、分类、原理、材料及其性能等方面进行详细介绍,并对其研究现状及未来发展趋势进行探讨。
二、自修复混凝土的定义与分类自修复混凝土,简称自修复混凝土,是一种在混凝土内部嵌入微观尺度的自修复剂,能够在混凝土破坏时自主活化,形成新的水泥基材料,以达到修复混凝土的目的。
根据自修复剂的不同,自修复混凝土可分为微生物自修复混凝土、化学自修复混凝土和物理自修复混凝土三类。
1.微生物自修复混凝土微生物自修复混凝土是指在混凝土中添加一种或多种特殊的微生物,当混凝土受到破坏时,微生物便能够分解混凝土中的有机物质,产生钙化细菌,进而产生大量的胞外多聚物和胞内钙化剂,将破裂部位填充。
2.化学自修复混凝土化学自修复混凝土是指在混凝土中添加具有化学反应性的物质,当混凝土受到破坏时,这些物质便能够自发地发生化学反应,生成新的水泥基材料,使破裂部位得到修复。
3.物理自修复混凝土物理自修复混凝土是指在混凝土中添加具有自修复性能的微观尺度的物质,例如聚合物、纤维、微胶囊等,在混凝土受到破坏时,这些物质能够自主地释放出来,填充破裂部位,并与水泥基材料形成新的结合。
三、自修复混凝土的原理自修复混凝土的原理是基于混凝土内部的微观尺度结构,通过在混凝土内部嵌入微观尺度的自修复剂,使其具有自主修复的能力。
当混凝土结构受到破坏时,自修复剂能够自主地活化,形成新的水泥基材料,以达到修复混凝土的目的。
四、自修复混凝土的材料及其性能1.微生物自修复混凝土的材料及其性能微生物自修复混凝土的自修复剂主要由钙化细菌、有机物质和培养基组成。
其自修复性能主要取决于钙化细菌生长的速度、有机物质的含量以及培养基的适宜性。
目前微生物自修复混凝土的自修复效果已经得到了较好的验证,能够在混凝土破坏时实现自主修复,并且其自修复性能与混凝土的强度和龄期有关。
混凝土自养性修复的研究方法
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混凝土自养性修复的研究方法一、研究背景混凝土是目前建筑结构中广泛使用的一种材料,但是其自然环境和使用条件下,会出现多种损伤,如裂缝、腐蚀和疲劳等,这些损伤会导致混凝土结构的失效,长期来看会引起严重的安全问题。
因此,如何修复混凝土损伤成为了混凝土研究领域的重要问题之一。
自养性修复技术是近年来发展起来的一种新型的混凝土修复技术,其通过添加自养性修复剂,使得混凝土能够在受损后自行修复,增强了混凝土的耐久性,延长了混凝土使用寿命。
本文将详细介绍混凝土自养性修复的研究方法。
二、常见的混凝土损伤类型混凝土在使用过程中,会受到多种损伤,常见的混凝土损伤类型有以下几种:1. 裂缝混凝土中的裂缝是一种常见的损伤类型,裂缝的产生会导致混凝土的强度降低,进而影响其使用寿命。
2. 腐蚀混凝土在受到外界环境的影响下,会发生腐蚀,导致混凝土的强度降低,甚至破坏混凝土结构。
3. 疲劳混凝土在长期使用过程中,会受到反复载荷的作用,导致疲劳损伤,影响混凝土的强度和使用寿命。
4. 冻融混凝土在极端环境下,如寒冷地区,会受到冻融的影响,导致混凝土的强度降低,进而影响其使用寿命。
三、混凝土自养性修复原理混凝土自养性修复是通过添加自养性修复剂,使得混凝土受损后能够自行修复的技术。
自养性修复剂分为两种类型:一种是微生物类自养性修复剂,另一种是化学类自养性修复剂。
微生物类自养性修复剂是通过引入一种特殊的微生物,利用其代谢产生的物质来修复混凝土中的损伤。
化学类自养性修复剂是通过添加一种特殊的化学物质,使得混凝土中的损伤自行修复。
自养性修复剂可以在混凝土中形成一种自修复体系,当混凝土受损后,自修复体系就会启动,从而达到自行修复的效果。
四、混凝土自养性修复研究方法1. 自养性修复剂的选择自养性修复剂的选择是混凝土自养性修复研究的第一步。
自养性修复剂的选择应该考虑多个因素,如自养性修复剂的类型、混凝土的使用环境等。
对于微生物类自养性修复剂,应该选择能够适应混凝土使用环境的微生物,如适应高碱性环境的微生物。
混凝土裂缝自愈合国内外研究现状综述
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混凝土裂缝自愈合国内外研究现状综述本文综述了混凝土自愈合机理的研究现状,归纳了外部环境、裂缝宽度、胶凝材料等因素对混凝土自愈合影响的研究成果,汇总了混凝土裂缝自愈合的研究手段。
标签混凝土;裂缝;自愈合;综述前言混凝土因其有良好的可塑性、高强性和耐久性而成为目前应用最广泛的工程材料,但混凝土本身脆性大,受物理收缩、内外温差等因素的影响,不可避免的会产生局部损伤和裂缝。
材料产生缺陷裂纹源或裂纹源扩展,在无外界作用情况下,本身具有自我恢复,令裂纹愈合的能力,称为自愈合[1]。
混凝土裂缝自愈合,指在不通过任何外界干预的条件下混凝土自身对裂缝的修复能力。
1、混凝土自愈合研究的意义和目的由于混凝土会因为各种原因产生程度不一、形式各异的损伤,而多数损伤以裂缝的形式表现出来,统计显示由于混凝土变形产生的裂缝约占裂缝总数的80%,外荷载直接应力产生的裂缝约占20%。
根据裂缝的程度和形式不同,可以将存在小于0.05mm细小裂缝的结构视为无裂缝结构,普遍认为这样的裂缝对建筑功能性影响不大;而当裂缝的程度大于这个界限时,则认为随着裂缝宽度、深度的不断增加会对建筑物的安全造成严重的损害,并对其正常使用构成显著影响。
现阶段对裂缝的预防或后期治理都基于以往对混凝土裂缝的普遍认识,以及人们不断增强的对建构筑物的安全意识和功能要求。
传统的观念认为在外界影响因素的不断作用下,裂缝的发展会不断的进行,已有的裂缝会进一步恶化,因此当发现有明显的裂缝或贯穿裂缝存在时,必须予以治理。
但裂缝在形成之后其发展变化的趋势到底如何,是否存在自愈合的可能?混凝土自愈合研究的目的就在于换一个角度来研究混凝土损伤或者裂缝的发展变化,以及裂缝对混凝土物理力学性能的影响,重新定义裂缝的危害和利弊,为损伤或裂缝的治愈提供新的思路和途径。
2、混凝土裂缝自愈合机理随着混凝土裂缝自愈合研究的深入,水及其在混凝土内部物理和化学的反应作用成为了影响混凝土的自愈合的重要因素,混凝土裂缝自愈合后期CaCO3晶体生成较为明显,而前期混凝土试件裂缝处的渗水量的减小,主要由裂缝处已经存在松散的颗粒在水流的冲刷下堵塞裂缝造成。
水泥基材料裂缝自修复技术的研究与进展
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水泥基材料裂缝自修复的概念可以追溯到20世纪90年代,当时的研究主要集中于通过在材料中引入某些活性成分,使其在裂缝形成后能够自行修复。
随着材料科学和生物学的发展,相关自修复技术发展极其迅速,为工程建设行业发展做出了有效贡献。
水泥基材料裂缝自修复是指在没有外界修复措施的条件下,利用材料自身的性能对裂缝进行修复的技术。
这种技术涉及材料科学、物理学、生物学等多个领域,是近年来水泥基材料研究的重要方向之一。
根据作用机理,水泥基材料裂缝自修复可以分为主动愈合和被动愈合两种技术。
主动愈合技术需要在一定条件下,通过外界干预,如引入修复剂等,促使材料内部发生化学反应,进而实现裂缝的修复。
被动愈合技术则是利用微生物或植物等生物体产生的代谢物质,如脲酶、细菌等,对裂缝进行修复[1]。
这些生物体可产生矿物沉淀,如碳酸钙等,填充裂缝,进而实现修复。
水泥基材料裂缝自修复技术具有广泛的应用前景,可以应用于桥梁、隧道、高速公路等基础设施的维护和修复。
这种技术不仅可以提高结构的安全性和耐久性,还可以降低维修成本和时间。
3.1.1微胶囊技术在水泥基材料裂缝自修复中的应用微胶囊技术在水泥基材料裂缝自修复中扮演着重要的角色。
微胶囊是一种微观的封装体,能够包裹多种物质,包括修复剂、催化剂、生物活性物质等。
当水泥基材料出现裂缝时,微胶囊中的修复剂可以在压力、温度等外界条件的作用下释放出来,对裂缝进行修复,如图1。
微胶囊自修复技术,具体可以分为物理和化学两类。
(1)物理自修复微胶囊的触发机制主要是利用了材料的形变和损伤。
当水泥基材料出现裂缝或损伤时,微胶囊会因为受到外力的作用而发生破裂。
一旦微胶囊破裂,封装的修复剂就会被释放出来,并随着裂缝的扩展而渗透到材料的损伤部位[2]。
这个过程就像给材料打了一剂“修复针”,让材料在损伤后的自我修复能力得以发挥。
(2)化学自修复微胶囊的触发机制涉及化学反应。
当微胶囊破裂后,修复剂和催化剂会与周围的材料发生化学反应,产生一定的聚合反应而固化。
混凝土自修复技术研究现状分析
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混凝土自修复技术研究现状分析混凝土自修复技术是指在混凝土受损后,通过一定的机制和手段,使混凝土自行完成修复的过程。
自修复技术的出现,不仅解决了混凝土在使用过程中出现的裂缝、渗漏等问题,还提高了混凝土的使用寿命和耐久性。
本文将从自修复技术的原理、分类、应用和未来发展等方面进行详细的研究分析。
一、自修复技术的原理混凝土自修复技术的原理是通过在混凝土中引入能够自我修复的物质或机制,以达到混凝土自我修复的目的。
自修复技术的主要机制包括化学反应自修复、物理-化学自修复和生物自修复等。
1. 化学反应自修复化学反应自修复是通过在混凝土中添加一些化学物质,使其在混凝土受损时自动启动反应,填充裂缝,从而实现自我修复的目的。
目前常用的化学反应自修复材料包括微胶囊封装材料、聚合物基材料和水胶基材料等。
微胶囊封装材料是将修复剂封装在微小的胶囊中,当混凝土发生裂缝时,胶囊破裂,修复剂与空气中的二氧化碳进行反应,形成硬化物质填充裂缝。
聚合物基材料是在混凝土中添加一种聚合物,当混凝土发生裂缝时,聚合物会自动膨胀填充裂缝。
水胶基材料是一种由水、硅酸盐和其他添加剂组成的混合物,当混凝土发生裂缝时,水胶基材料会与空气中的二氧化碳反应,形成硬化物质填充裂缝。
2. 物理-化学自修复物理-化学自修复是通过在混凝土中加入一些物理-化学材料,使其在受损时自动启动反应,填充裂缝,实现自我修复的目的。
目前常用的物理-化学自修复材料包括微纳米颗粒、纳米纤维和纳米管等。
微纳米颗粒是一种由纳米粒子组成的材料,当混凝土发生裂缝时,微纳米颗粒会自动聚集填充裂缝。
纳米纤维是一种由纳米级纤维组成的材料,当混凝土发生裂缝时,纳米纤维会自动聚集填充裂缝。
纳米管是一种由纳米级管状结构组成的材料,当混凝土发生裂缝时,纳米管会自动聚集填充裂缝。
3. 生物自修复生物自修复是通过在混凝土中加入一些能够自我修复的生物材料,如细菌、菌丝等,使其在混凝土受损时自动启动反应,填充裂缝,实现自我修复的目的。
混凝土裂缝自愈合性能的研究及进展
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混凝土裂缝自愈合性能的研究及进展混凝土在受力或其它因素的作用下,会出现裂缝,影响了混凝土的使用寿命,裂缝自愈合混凝土可以在不影响结构尺寸和美观的情况下,在混凝土出现裂缝后,自动分泌出的粘结液流出深入裂缝,粘结液可使混凝土裂缝重新愈合,恢复并提高混凝土的性能。
1 裂缝的危害以及形成的原因土木工程结构中,钢筋和混凝土是最常使用的两种材料。
但是,由于受到自身材料性能的限制,钢筋混凝土结构中总是存在着程度不同的裂缝,裂缝对结构的使用性能及使用寿命都会产生非常大的影响:一方面,在外荷载的作用下,结构的破坏都是由混凝土中裂缝的逐渐发展所导致;另一方面,裂缝的存在会导致裂缝处钢筋发生锈蚀,从而影响整个建筑物的安全性及耐久性能。
裂缝产生的原因可描述如下:钢筋混凝土结构物在使用过程中承受两大类荷载:第一类荷载包括静、动荷载和其他荷载;第二类荷载即变形荷载。
结构的裂缝就是由这两大类荷载引起的,概括起来裂缝的主要成因如下:1)由于外荷载(动、静荷载)的直接作用引起的裂缝;2)由外荷载作用引起的结构次内力,由此产生裂缝;3)由变形引起的裂缝,即结构由温度变化引起自身的收缩膨胀从而引起变形,当变形得不到满足,则在结构内部引起应力,应力超过某一限值后产生裂缝。
根据大量的调查资料,工程实际中的裂缝产生的原因,属于变形变化(温度、收缩、不均匀沉降)引起的约占80%以上;属于由荷载引起的约占20%左右。
2 混凝土本身的愈合能力在混凝土裂缝自愈合研究的初期阶段,主要是基于混凝土本身潜在的愈合能力的研究,实际体现在对于其机理和愈合效果的研究。
J.Stefan(1995)将混凝土试件冻融破坏后,放置水中2~3个月后混凝土几乎能全部恢复损失的共振频率,并且裂缝中有钙矾石晶体和氢氧化钙晶体。
此实验是在有水环境中且产生了水泥水化产物,这说明混凝土自愈合可能的形成原因是混凝土中未水化完全的水泥再次水化。
国内也有学者做了这方面的实验和研究,并更进一步得到确切结论。
自修复混凝土的应用研究
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自修复混凝土的应用研究一、引言自修复混凝土被广泛认为是未来建筑材料的发展方向之一。
自修复混凝土是指在混凝土中添加了一些自修复剂,当混凝土发生微裂缝时,自修复剂就会被激活并自动填充微裂缝。
这种混凝土不仅可以减少混凝土结构维护的费用,而且可以提高混凝土的安全性和耐久性。
本文将从自修复混凝土的原理、应用范围、技术特点以及研究进展等方面进行详细介绍。
二、自修复混凝土的原理自修复混凝土的原理是在混凝土中添加自修复剂,当混凝土结构发生微裂缝时,自修复剂就会被激活并自动填充微裂缝。
自修复剂一般分为两种:一种是微生物自修复剂,另一种是化学自修复剂。
微生物自修复剂是指在混凝土中添加一些生物,当混凝土发生裂缝时,这些生物就会被激活并开始繁殖,最终填充裂缝。
化学自修复剂是指在混凝土中添加一些化学物质,当混凝土发生裂缝时,这些化学物质就会被激活并开始化学反应,最终填充裂缝。
三、自修复混凝土的应用范围自修复混凝土的应用范围非常广泛,主要包括以下几个方面:1. 桥梁和隧道结构。
在桥梁和隧道的建设中,自修复混凝土可以大大提高结构的安全性和耐久性,降低维护费用。
2. 水利工程。
在水利工程的建设中,自修复混凝土可以提高水利工程的安全性和耐久性,并减少维护费用。
3. 油气管道和储罐。
在油气管道和储罐的建设中,自修复混凝土可以大大提高其安全性和耐久性,降低维护费用。
4. 地基工程。
在地基工程的建设中,自修复混凝土可以提高地基的稳定性和承载能力,并降低维护费用。
5. 普通建筑。
在普通建筑的建设中,自修复混凝土可以提高建筑的安全性和耐久性,降低维护费用。
四、自修复混凝土的技术特点自修复混凝土具有以下几个技术特点:1. 自动修复。
自修复混凝土可以自动修复微裂缝,不需要人工干预。
2. 耐久性强。
自修复混凝土可以大大提高结构的耐久性,减少维护费用。
3. 安全性好。
自修复混凝土可以大大提高结构的安全性,减少事故发生的可能性。
4. 造价高。
由于自修复混凝土需要添加一些自修复剂,所以其造价比普通混凝土要高。
自修复混凝土研究现状
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自修复混凝土研究现状报告1. 研究目标自修复混凝土是一种具有自愈合能力的新型建筑材料,其主要目标是实现对混凝土裂缝的自动修复,延长混凝土结构的使用寿命,并提高其耐久性和可靠性。
本报告旨在对自修复混凝土的研究现状进行全面、详细、完整和深入地分析和总结。
2. 研究方法本报告采用了文献综述的方法,通过收集、整理和分析相关的学术论文、期刊文章和专利文件,以获取关于自修复混凝土的最新研究进展。
同时,还结合实际工程案例和实验数据,对自修复混凝土的应用和效果进行评估。
3. 研究发现3.1 自修复机制自修复混凝土主要通过以下三种机制实现对裂缝的修复:•微生物诱导:利用微生物在裂缝中产生碳酸盐沉积物来填充裂缝,并形成新生物胞体,从而实现裂缝的自愈合。
•胶凝物质填充:通过在混凝土中添加胶凝物质,如聚合物微球、水泥胶凝物质等,当裂缝发生时,这些填充材料能够与水发生反应并形成胶状物质,填充裂缝并恢复混凝土的完整性。
•微观损伤修复:通过在混凝土中添加微观尺度的纤维材料,如纳米颗粒、纤维素等,当混凝土发生微观损伤时,这些材料能够与裂缝表面发生化学反应或机械作用,并实现对损伤的修复。
3.2 自修复材料自修复混凝土中常用的自修复材料主要包括:•微生物:常见的微生物有硬化酶菌、碱性蓝藻菌等。
这些微生物能够在适宜的环境条件下产生碳酸盐沉积物,并实现对裂缝的填充和修复。
•胶凝物质:常见的胶凝物质有聚合物微球、水泥胶凝物质等。
这些胶凝物质能够与水发生反应,形成胶状物质,并填充裂缝。
•纤维材料:常见的纤维材料有纳米颗粒、纤维素等。
这些纤维材料能够与裂缝表面发生化学反应或机械作用,并实现对损伤的修复。
3.3 自修复效果评估通过实验和工程案例的数据分析,可以得出以下结论:•自修复混凝土能够有效地修复小尺寸裂缝,但对于大尺寸或较宽的裂缝,其修复效果有限。
•自修复混凝土在一定程度上提高了混凝土结构的耐久性和可靠性,延长了其使用寿命。
•自修复混凝土在实际工程中的应用还面临着一些技术和经济上的挑战,如自修复材料的成本、施工难度等。
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裂缝自修复混凝土的研究进展【摘要】混凝土的裂缝是国内外学术界和工程界研究和议论的热点问题。
综述了裂缝自修复混凝土的研究现状和进展,阐述了裂缝自修复技术及其研究的意义,探讨了此领域尚存在的问题,并展望了裂缝自修复的发展方向。
【关键词】裂缝;自修复;研究进展;智能混凝土The crack self-taught reply the research of concrete make progressChen Gao(Chongqing transportation university flashing building college Chongqing 400074)【Abstract】Concrete crack is an hot issue which always researched and discussed by the academic and engineering at home and abroad.This paper reviews the present status and progress of research.It expounds the crack self-repairing technology and its significance of research, It probes into the field of existing problems and prospects of crack self-repairing development direction.【Key words】Crack;Self-repairing;Progresses of researches;Intelligent concrete1. 前言混凝土的裂缝是不可避免的,其微观裂缝是本身物理力学性质决定的,如果不能及时修复,不仅会影响材料的正常使用,而且可能由此诱发宏观裂缝并出现脆性断裂,产生严重的灾难性事故。
传统的混凝土材料的修复形式主要是定期维护与事后维修,这种消极的、被动地维修方式不仅费用庞大,而且效果不佳,由于现代多功能和智能建筑的开发,对混凝土材料提出了更高的要求。
作为建筑结构的主要材料之一,混凝土经历着由普通向高强与高性能发展,目前又朝着多功能和智能化方向发展。
[1]如何快速反映并愈合混凝土材料的内部裂缝,以及对混凝土裂缝自修复的机理研究,成为了混凝土研究的重要方向。
研究和开发自修复混凝土,使其能够自动对损伤部位进行修复、恢复并提高混凝土材料的性能已成为混凝土技术的发展趋势。
[2]但是,有关混凝土裂缝自修复的研究还很少,且处于实验室探索阶段。
本文试对混凝土裂缝自修复技术进行阐述,讨论混凝土自修复技术的机理和发展现状,并展望混凝土裂缝自修复技术的发展前景。
2. 裂缝自修复混凝土的研究进展最早发现混凝土裂纹自修复现象的是abram[3]:1925年,abram发现混凝土试件在抗拉强度测试开裂后,将其放在户外8a,裂缝竟然愈合了,而且强度比先前提高了2倍。
研究人员对混凝土裂缝的自修复进行研究,并提出自修复混凝土这个概念。
自修复混凝土是一种智能型混凝土,模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质,从而使创伤部位得到修复。
这种新型的混凝土,对材料损伤破坏具有自修复和再生功能,恢复甚至提高材料性能,是一种新型的复合材料。
1942年德国化学家劳伦斯杰[4]发明了水泥基渗透结晶型防水涂层材料,利用自修复原理解决了水泥船舶和地下工程的防水问题。
利用这种材料在一定的养护条件下,以水为载体,通过渗透作用,使其特殊的活性化学物质在混凝土材料的微孔及毛细孔中传输,填充并催化混凝土材料中未完全水化的水泥颗粒继续发生水化作用,形成不溶性的晶体。
混凝土材料干燥时,该活性化学物质处于休眠状态;当混凝土材料开裂,有水渗入时,该物质继续水化生成新的结晶,对裂缝进行自动填充,实现自愈合。
[5]利用裂缝的渗透结晶自修复机理,已经开发出自愈合水泥基材料,但关键技术掌握在国外。
但渗透结晶型防水材料在国内应用以来,关于其能否使混凝土裂缝自愈合的能力就受到质疑。
[6]因此国内科研工作者通过利用平板试验法,将渗透结晶型防水材料渗入混凝土中,使混凝土形成不同宽度的宏观裂缝,通过后期养护来直观表征渗透结晶型防水材料对混凝土裂缝自修复能力的影响。
试验表明[7],渗透结晶性防水材料对混凝土初期宏观裂缝的产生有一定的抑制作用,渗加渗透结晶型防水材料的混凝土初期产生的裂缝宽度和长度明显减小。
渗透结晶型防水材料用量为水泥量的1%时,赋予混凝土的裂缝自愈合的能力。
这种自修复的技术必须有足够的水和湿度,对于混凝土裂缝的宽度、混凝土孔隙率及孔结构的不确定性,这类防水材料对混凝土宽度大于0.4mm的裂缝自修复效果不佳。
国内外有很多学者通过通过模仿生物组织自发的通过自身结构向损伤部位分泌某种物质,进而达到修复。
在日本,以东北大学三桥博三教授[8]为首的日本学者将内含粘结剂的空心胶囊或玻璃纤维掺入混凝土材料中。
一旦混凝土在外力作用下发生开裂。
部分胶囊或空心纤维破裂,粘结液流出深入裂缝,粘结液可使混凝土裂缝重新愈合。
在美国,伊利诺伊斯大学的Carol·Dry[9]在1994年采用了类似的方法。
将空心玻璃纤维中注入缩醛高分子溶液作为粘结剂,埋入混凝土中,使混凝土产生自愈合效果。
国内赵晓鹏等[10]以水泥为基体,加入钢丝短纤维组成复合材料,同时嵌入玻璃空心纤维。
由于自修复混凝土是在内部渗入了装载有修复胶粘剂的玻璃纤维,若对混凝土进行振捣,不但会导致内置于混凝土中的空心玻璃纤维因为受到振动,而浮出混凝土的表面,还容易导致他们破碎,这就造成原本应置于受拉区以作为修补裂缝用的纤维管跑位,达不到修复的目的;内置的玻璃管因过早破裂造成胶粘剂的流失。
福州大学罗素蓉、刘承超提出了基于免振捣自密实混凝土的自修复混凝土材料理念,[11]使混凝土在施工中免去了振捣工序,成功解决了由于混凝土振捣所造成的自修复混凝土中玻璃管易碎和受扰动而上浮的问题。
这种自修复的技术能够使混凝土主动、自动的对裂缝进行自修复,恢复并提高混凝土材料的性能。
如何让胶囊或者玻璃纤维匹配混凝土的性能,如何发现裂缝并且适时破裂,如何确定其数量并不影响混凝土本身的力学性能,如何确定修复后强度与修复剂的粘结强度的关系。
这都成为将要研究的方向。
3. 发展方向目前研究热点是自诊断、自愈合智能混凝土材料,就是在混凝土中埋入形状记忆合金丝进而液芯光纤。
智能组装混凝土材料是将具有自感应、自调节和自修复组件材料等与混凝土基材复合,并按照结构的需要进行排列,以实现混凝土结构的内部损伤自诊断、自修复和抗震减振的智能化。
所谓形状记忆性,[12]是指完成“记忆起始态→固定变形态→恢复起始态”形状记忆的循环过程。
在混凝土中埋入形状记忆合金(SMA)丝和液芯光纤,从而在混凝土中形成密集分布的自诊断、自修复网络[13]。
,这将有利于提高混凝土结构的修复质量。
而且,当液芯光纤内所含的粘结剂留到损伤处后,SMA激励时所产生的热量,将大大提高固化的质量,使自修复完成得更好。
4. 结论混凝土裂缝问题是混凝土结构中尚未解决的难题,探讨和研究裂缝自修复的技术是很有意义的。
本文介绍了一些混凝土裂缝自修复的技术,裂缝自修复混凝土的技术基本上还处于实验探索阶段,裂缝自修复的混凝土原理尚未得到完全确认,很多问题没有得到实质上的解决,真正应用于实际工程还有待于进一步的研究。
但裂缝自修复混凝土在未来会真正达到混凝土材料结构智能一体化的境界,具有完善的仿生功能,对裂缝的监控、感知并驱动其修复愈合。
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