裂缝自修复混凝土材料研究进展
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
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。
水泥混凝土材料的自修复研究与应用
水泥混凝土材料的自修复研究与应用水泥混凝土作为一种常用的建筑材料，常常会出现裂缝、损伤等问题，这不仅影响了混凝土的力学性能和使用寿命，还增加了维修和更换的成本。
因此，如何解决混凝土材料的自修复问题成为了建筑材料领域的一个研究热点。
本文将对水泥混凝土材料的自修复研究与应用进行探讨。
水泥混凝土材料的自修复主要包括微观自修复和宏观自修复两个方面。
微观自修复是指通过晶体化学反应或生物修复的方式，修复细微裂缝和损伤。
宏观自修复是指通过添加一定的自愈合材料在水泥混凝土结构内部用于填充较大的裂缝和损伤。
在微观自修复方面，有研究表明，使用一些特殊的晶体化学反应可以增强混凝土材料的自修复能力。
例如，通过添加特殊的晶体化学反应材料，可以在裂缝和损伤表面自动形成钠钾胶凝材料，并填充裂缝，从而实现混凝土的自修复。
此外，一些微生物也可以用于混凝土材料的自修复。
这些微生物具有产生胞外聚合物的能力，可以填充混凝土结构中的微小裂缝。
而在宏观自修复方面，可以通过添加一些具有自愈合功能的纤维材料来实现。
例如，可以在混凝土中添加一种具有延展性的纤维材料，这些材料可以随着裂缝的形成和扩展而拉伸和断裂，从而将裂缝自动填充。
同时，也可以添加一些封闭剂，如微胶囊封闭剂或微观胶囊封闭剂，当裂缝发生时，这些封闭剂可以自动释放，填充裂缝，实现自愈合效果。
水泥混凝土材料的自修复研究不仅在学术界受到了广泛关注，而且也逐渐在实际工程中得到了应用。
例如，在一些桥梁、地下隧道和高层建筑等重大工程中，可以添加自愈合纤维材料和封闭剂来增加混凝土结构的自修复能力，从而延长结构的使用寿命。
然而，水泥混凝土材料的自修复研究还存在一些挑战。
首先，目前的自愈合技术还需要进一步完善，尤其是在长期使用和极端环境下的效果如何还需要进一步验证。
其次，自愈合材料的成本较高，需要进一步降低成本，以便在更多的工程中得到应用。
另外，自愈合材料的添加和使用也需要遵循一定的标准和规范，以确保结构的安全性和稳定性。
自修复混凝土(两篇)
引言概述：自修复混凝土（Self-healing Concrete）是一种新型的建筑材料，其具有能够自动修复裂缝和损伤的能力。
通过在混凝土中添加自愈合剂或微生物，自修复混凝土可以在受到外力或环境影响后自行修复，延长混凝土的使用寿命，降低维修成本。
本文将从材料原理、自愈合剂类型、微生物应用、性能评价以及应用前景五个方面对自修复混凝土进行详细阐述。
正文内容：一、材料原理（1）自修复混凝土的基本原理自修复混凝土的原理是通过在混凝土中添加能够自动修复裂缝的材料或微生物。
当混凝土出现初期裂缝时，自愈合剂会填充到裂缝中，随着时间的推移，自愈合剂与混凝土中的溶液发生反应，形成新的凝胶物质，从而修复裂缝。
（2）自愈合剂的种类与原理常见的自愈合剂包括微胶囊、聚合物、纳米颗粒等。
微胶囊自愈合剂是将修复剂封装在微胶囊中，当混凝土发生裂缝时，微胶囊破裂释放出修复剂，发生反应形成新的凝胶物质，填充裂缝。
聚合物自愈合剂则是通过聚合物固化填充裂缝，纳米颗粒自愈合剂则是通过纳米颗粒填充裂缝，并形成新的凝胶物质。
二、自愈合剂的类型（1）微胶囊自愈合剂微胶囊自愈合剂是将修复剂封装在微胶囊中，当混凝土发生裂缝时，微胶囊破裂释放出修复剂，发生反应形成新的凝胶物质，填充裂缝。
微胶囊自愈合剂具有良好的耐久性和稳定性，能够在混凝土中长期存储。
（2）聚合物自愈合剂聚合物自愈合剂是通过聚合物固化填充裂缝。
聚合物自愈合剂具有较高的强度和粘附性，可以有效修复细小的裂缝，并且可以提高混凝土的耐久性。
（3）纳米颗粒自愈合剂纳米颗粒自愈合剂是通过纳米颗粒填充裂缝，并形成新的凝胶物质。
纳米颗粒自愈合剂具有较高的流动性和填充性，能够填充细小的裂缝，并且具有较好的耐久性。
三、微生物应用（1）微生物修复裂缝的基本原理微生物修复裂缝的原理是通过添加具有自愈合能力的微生物到混凝土中。
当混凝土发生裂缝时，微生物会利用混凝土中的溶液和氧气生长繁殖，形成新的细菌矿化产物，从而填充裂缝。
混凝土的自修复性能研究与应用
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。
混凝土的自修复性能及其影响因素
混凝土的自修复性能及其影响因素一、引言混凝土是目前建筑工程中最为广泛使用的建筑材料之一，其强度高、耐久性好、成本低等优点使其得到了广泛的应用。
但是，混凝土也有其自身的缺点，其中最为明显的就是其易受到裂缝的影响，从而影响整个建筑物的稳定性和耐久性。
为了解决这一问题，研究人员逐渐发现混凝土具有自修复的能力，这种自修复性能可以帮助混凝土在发生裂缝时，自动进行修复，从而增强其耐久性和稳定性。
二、混凝土的自修复原理混凝土的自修复性能是指其在受到裂缝影响后能够自动进行修复，从而恢复其强度和稳定性。
混凝土的自修复原理主要包括以下几个方面：1. 自愈合原理混凝土中的水泥基胶结材料具有自愈合的能力。
当混凝土受到裂缝影响时，水泥基胶结材料中的水分会流入裂缝中，从而与混凝土中的氧气和二氧化碳反应，形成新的胶结物质。
这种自愈合能力可以使混凝土在发生一定程度的裂缝时，自动进行修复，从而增强其耐久性和稳定性。
2. 细菌修复原理近年来，研究人员逐渐发现混凝土中的细菌可以通过代谢反应，产生一种特殊的胶原物质，从而实现混凝土的自修复。
这种细菌修复原理主要通过嵌入特殊的微生物来实现，这些微生物可以在混凝土中生长和繁殖，在混凝土受到裂缝影响时，细菌中的代谢反应可以促进胶原物质的形成，从而实现混凝土的自修复。
3. 蓄热自修复原理混凝土中的蓄热自修复原理是指混凝土在受到裂缝影响时，可以通过热量的传导和蓄热来实现自动修复。
混凝土中的热能可以促进水泥基胶结材料中的水分流动，从而形成新的胶结物质，从而实现自动修复。
三、混凝土自修复性能的影响因素混凝土的自修复性能受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 水胶比水胶比是指混凝土中水和水泥的比例，它对混凝土的自修复性能有着重要的影响。
通常情况下，水胶比越小，混凝土自修复性能就越好。
这是因为水胶比小可以减少混凝土中的孔隙率和裂缝率，从而增强混凝土的自修复性能。
2. 施工方法混凝土的施工方法也对其自修复性能有着重要的影响。
自愈合及自修复混凝土研究进展
自愈合及自修复混凝土研究进展◎郑丹萌道路修建过程中，会用到各种各样的材料，其中混凝土就是应用最为广泛的一种，在当前道路修建中起到了重要的作用。
混凝土应用非常广泛普遍，其原材料生产丰富、价格较低、生产工艺简单，受到施工单位青睐，在混凝土的发展过程中，其工艺技术越来越成型，经过百年发展，已经在世界范围内的土木工程中得到了最广泛的应用，特别是当前的社会经济发展现况下，混凝土在各工程领域都有着重要的价值呈现。
混凝土虽然具备一定的优点，但是，也存在一些不足，如脆性大、抗拉强度低、对裂缝敏感，另外，长时间荷载、温度变化及结构效应因素也会造成混凝土出现问题，一般情况下，混凝土最容易出现的问题是裂缝现象。
如果混凝土出现了裂缝，不但影响外形的美观，更会减少强度，混凝土耐久性、承载力将会降低，无法保证建设工程的安全与稳定。
只有在发现问题后及时进行修复处理，才能有效提高安全性，因此说，从最初状态全面修复混凝土裂缝，就能够避免出现问题扩散，最大程度的保护建筑工程，修复工作显得十分必要。
混凝土修复是一项复杂的工程，在其建设时，投入量大，结构复杂，是劳动密集型工程，要想全面得以修复，其成本是非常高的，如果进行修复，不但需要一定的时间，还影响到建筑工程的使用。
有一些建筑物的裂缝是不可见的，其内部细微出现的裂缝，表面看并不影响什么，但是时间久了，就会慢慢扩散，直至无法修复，传统技术不能进行全面的修复处理，随着技术的创新发展，自愈合及自修复系统的出现，就能够有效对各种可见裂缝进行修复，也就是说，通过此项技术的开展，能够控制和修复混凝土结构早期裂缝，以此，有效避免出现更多的裂缝驱动因素渗透，保证了建筑物寿命。
一、混凝土修复方法混凝土虽然使用非常广泛，但是其缺点也影响到了建筑工程的稳定性，作为典型的脆性材料，混凝土在自然力与外力作用下，往往会出现问题，通常混凝土问题表现为微开裂或局部损伤两种形式，如果出现问题，不但影响到外形的美观度，更会造成力学性能和耐久性能降低，如果不能及时进行处理，还很有可能会引起更大的裂缝或者是脆性断裂，如果人们生活工作在这样的建筑物中，很容易产生灾难性事故，给人们生命财产造成损失。
自修复混凝土新材料研究
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。
自修复混凝土研究现状综述
自修复混凝土研究现状综述一、介绍自修复混凝土是一种新型的材料，其可以通过自动或人工的方式进行修复，能够有效的提高混凝土的使用寿命和减少维护成本。
目前，自修复混凝土正在得到越来越多的关注和研究。
本文将对自修复混凝土的研究现状进行综述。
二、自修复混凝土的定义自修复混凝土是一种具有自我修复能力的新型混凝土，其可以通过自动或人工的方式进行修复。
自修复混凝土主要通过添加微观胶粒、纤维、微生物等材料来实现。
三、自修复混凝土的分类根据自修复混凝土修复方式的不同，可以将自修复混凝土分为两类：人工修复和自动修复。
1. 人工修复人工修复是通过添加修补材料来修复混凝土的裂缝和损伤。
人工修复的方式包括：添加自修复剂、添加胶粒或纤维等。
2. 自动修复自动修复是通过混凝土内部的微生物或物理化学反应自动修复混凝土的裂缝和损伤。
自动修复的方式包括：添加自修复菌、添加自修复胶凝材料等。
四、自修复混凝土的研究现状1. 人工修复人工修复是目前最常见的自修复混凝土方式。
目前，已经有很多研究者对自修复混凝土的人工修复进行了研究。
（1）添加自修复剂自修复剂是一种添加在混凝土中的微观胶粒或纤维，可以在混凝土受到损伤时自动填补裂缝。
自修复剂的添加可以提高混凝土的耐久性和延长使用寿命。
（2）添加胶粒或纤维胶粒或纤维的添加可以有效的提高混凝土的力学性能和耐久性。
同时，胶粒或纤维还可以在混凝土受到损伤时填补裂缝，从而实现自修复。
2. 自动修复自动修复是一种新型的自修复混凝土方式。
目前，已经有很多研究者对自动修复混凝土进行了研究。
（1）添加自修复菌自修复菌是一种添加在混凝土中的微生物，可以通过物理、化学和生物反应来修复混凝土的裂缝和损伤。
自修复菌的添加可以有效的提高混凝土的耐久性和延长使用寿命。
（2）添加自修复胶凝材料自修复胶凝材料是一种添加在混凝土中的胶凝材料，可以在混凝土受到损伤时自动修复裂缝。
自修复胶凝材料的添加可以提高混凝土的力学性能和耐久性。
混凝土结构自修复技术的研究进展
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
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
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。
混凝土裂缝自修复技术试验研究
别为丙烯酸酯和环氧树脂 。环 氧树脂胶粘剂俗称“ 万能胶 ” ，
具有粘结力强 、 稳定性好 、 固化前可长期保存 、 固化 后的产物
化学性质稳定 、 能耐酸碱的腐蚀及收缩率小等特点 。丙 烯 酸 酯胶粘剂稳定性好 、 固化迅速 、 度较高 、 强 使用 方便 ， 一种 是
理想的胶粘剂。
大部分学者都选用 普通混凝 土作 为 自修复 混凝 土 的基 材。同济大学混凝土 材料研究 国家重点实 验室选 用水 泥砂 浆作为基材 。福州大学 首次 以免振 捣 自密实混 凝土 作 为 ｊ 基材进 行 自修复实验 。玻璃胶囊埋 入普通混凝 土 中， 常 ４ 通
玻 璃 管 尚未 破裂 ， 玻 璃 管 越 细 越 好 。本 实 验选 用 的 空 心 玻 故
２ １ 试件制作 为了研究胶 粘剂对混凝土 的修复效果 ， 设计 了 ４ 标准 个 混凝土试 件（５ｍ ０ ｍ×１０ ｍ） １０ ｍｘ１ ｒ ５ａ ５ｍ 进行 抗压 试验 ． 观察 裂缝开展情 况和破坏形态 ， 并分析 比较在存放胶粘 剂的玻璃 管位置不 同时 ， 以及不 同的胶粘剂 品种下 ， 混凝 土裂缝 修 复
１２ ２
低
温
建
筑
技
术
２０ 年第 １ （ ０９ ０期 总第 １６期 ） ３
混 凝 土 裂 缝 自修 复 技 术 试 验 研 究
张英 杰 ， 吴 瑾
２０ １） １０ ６ （ 京 航 空 航天 大 学 土 木 工 程 系 。 南 京 南
【 摘
要 】 文 中通过试 验研究 了混凝土裂缝 的 自 修复技术 。制作 了四个混 凝土标准试件 ， 内置空心玻璃 管 ，
混凝土自修复材料的研究与应用
混凝土自修复材料的研究与应用混凝土自修复材料的研究与应用概述混凝土是建筑工程中最常用的材料之一，但是它也有着一些缺陷，比如易开裂、易受损等。
为了解决这些问题，人们开始研究混凝土自修复材料。
混凝土自修复材料是指能自行修复混凝土中的裂缝和损伤的材料。
本文将从混凝土自修复材料的定义、分类、研究进展、应用现状和发展前景等方面进行探讨。
混凝土自修复材料的定义混凝土自修复材料是指一种能够在混凝土中自行修复裂缝和损伤的材料。
它主要是通过填充裂缝或损伤区域来恢复混凝土的原始性能。
混凝土自修复材料的分类混凝土自修复材料可以根据其性质和来源进行分类。
根据性质，可以将其分为物理自修复材料和化学自修复材料。
物理自修复材料主要是指通过填充裂缝或损伤区域来恢复混凝土的原始性能，如微观胶凝材料、纤维增强材料等。
化学自修复材料则是指通过化学反应来修复混凝土，如自愈合剂、自生性微生物等。
根据来源，可以将其分为外加自修复材料和内置自修复材料。
外加自修复材料主要是指通过添加外部材料来实现自修复，如微胶囊、纤维、膨胀剂等。
内置自修复材料则是指将自修复材料直接添加到混凝土中，如微胶囊、膨胀性颗粒等。
混凝土自修复材料的研究进展混凝土自修复材料的研究始于上世纪90年代。
最初的研究是通过添加活性氧化剂和碳酸钙等物质实现自修复。
后来，研究者开始使用微胶囊和纤维等物质来实现自修复。
在这些自修复材料中，微胶囊是最常用的材料之一。
微胶囊是一种小球形的材料，其外壳由聚合物或无机物质构成，内部填充有修复剂。
当混凝土受到损伤时，微胶囊会破裂释放修复剂，从而实现自修复。
此外，纤维也被广泛应用于混凝土自修复材料中。
纤维可以增强混凝土的韧性和抗裂性能，从而能够减缓混凝土的开裂和损伤。
随着混凝土自修复材料的研究不断深入，研究者们开始探索新的自修复材料。
自愈合剂是一种新兴的自修复材料，它是一种能够在混凝土中自动充填裂缝的物质。
自愈合剂主要是通过化学反应实现自修复。
自生性微生物也是一种新兴的自修复材料，它是一种能够在混凝土中生长的微生物。
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。
混凝土自养性修复的研究方法
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。
自愈合水泥混凝土研究现状
自愈合水泥混凝土研究现状摘要：将仿生自愈合技术运用到水泥混凝土中，对目前国内外混凝土自愈合方式、原理进行分类，对自然自愈合、微胶囊自愈合、纤维胶液管自愈合、微生物自愈合进行概述。
关键词：自愈合；水泥；混凝土1 引言水泥混凝土具有强度高，稳定性好、耐久性好、使用寿命长、养护费用少等优点。
但是硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥混凝土都属于典型的脆性材料，在使用过程中容易出现发生：碱骨料反应产生膨胀应力使混凝土自身胀裂、水化热过高结构混凝土产生内应力造成裂缝以及在使用期间超高载荷下产生裂缝等病害。
因此水泥混凝土裂缝修复成为了国内外学者的研究热点[1]。
2 自愈合混凝土自愈合混凝土是模仿动物的组织结构受创伤后的再生，恢复机理，采用修复胶粘剂和混凝土材料相复合的方法，对材料损伤破坏具有自修复和再生的功能，恢复甚至提高材料性能的一种新型复合材料。
根据自愈合方式、原理不同，将自愈合混凝土分为：（1）自然自愈合；（2）微胶囊自愈合；（3）纤维胶液管自愈合；（4）微生物自愈合。
2.1 自然自愈合自然自愈合是指混凝土受损伤部位中未水化开始水化或水化不完全的胶凝材料颗粒进一步水化形成新的反应物弥补裂缝的过程[2]。
其中胶凝材料组成、颗粒的水化程度、温湿度、裂缝宽度对自愈合效果起重要作用。
刘小燕等[3]研究了水泥粒径对混凝土损伤自愈合性能的影响，指出由于水泥大粒径颗粒含量较多，使得相同龄期混凝土试件中未水化水泥颗粒含量较多，自愈合效果较好。
Lauer等[4]研究了湿度环境对自愈合的影响，发现在相对湿度为95%的条件下效果明显。
Dhir等[5]研究了龄期和配合比对混凝土自愈合性能的影响，发现强度恢复率随着水泥掺量的提高而提高，自愈合速率随着龄期的增加而降低。
2.2 微胶囊自愈合微胶囊自愈合是将修复剂封装到微胶囊中，在拌合时均匀地分散到混凝土中，当混凝土发生裂纹时，微胶囊破裂释放出修复剂，当修复剂遇到催化剂，发生聚合反应进而胶结裂纹面[6]。
混凝土裂缝的微生物自修复效果
第４３卷第２期２０１３年３月东南大学学报（自然科学版）ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．２Ｍａｒ．２０１３ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１３．０２．０２５混凝土裂缝的微生物自修复效果钱春香 李瑞阳 潘庆峰 罗 勉 荣 辉（东南大学材料科学与工程学院，南京２１１１８９）（东南大学绿色建材研究所，南京２１１１８９）摘要：利用裂缝测宽仪、扫描电镜和热重分析技术分别对混凝土裂缝的微生物自修复效果进行了研究．研究结果表明：修复４０ｄ后，混凝土裂缝就可以被微生物矿化形成的碳酸钙所填充，修复效果明显，最大填充宽度超过１ｍｍ．微生物矿化形成的碳酸钙在裂缝开口处最多，且随着裂缝深度的增加碳酸钙逐渐减少，当混凝土裂缝深度超过１０ｍｍ时未发现微生物形成的碳酸钙．距离裂缝断裂面表层１．５ｍｍ内，微生物可矿化形成较多碳酸钙．而当超过１．５ｍｍ时，由于该微生物矿化需要氧气，因此，随着距离裂缝断裂面表层越远、距离水泥基体越近，微生物矿化形成的碳酸钙含量越来越少．关键词：混凝土；裂缝；微生物；自修复；效果中图分类号：ＴＱｌ７２．１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１－０５０５（２０１３）０２ ０３６０ ０５Ｍｉｃｒｏｂｉａｌｓｅｌｆ ｈｅａｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｃｒａｃｋｓＱｉａｎＣｈｕｎｘｉａｎｇ ＬｉＲｕｉｙａｎｇ ＰａｎＱｉｎｇｆｅｎｇ ＬｕｏＭｉａｎ ＲｏｎｇＨｕｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１８９，Ｃｈｉｎａ）（ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｒｅｅｎＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１８９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｃｒａｃｋｓｅｌｆ ｈｅａｌｉｎｇｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｉｎｂａｃｔｅｒｉａｌｃｏｎｃｒｅｔｅｂｙｔｈｅｃｒａｃｋｗｉｄｔｈｇａｕｇｅ，ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙａｎｄｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔａｆｔｅｒｃｏｎｃｒｅｔｅｉｓｃｕｒｅｄｆｏｒ４０ｄ，ｃｏｎｃｒｅｔｅｃｒａｃｋｓｃａｎｂｅｆｉｌｌｅｄｗｉｔｈｃａｌｃｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｍｉｃｒｏｂｉ ａｌｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｅｌｆ ｈｅａｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｓｏｂｖｉｏｕｓａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｗｉｄｔｈｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ１ｍｍ．Ｔｈｅｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｃａｌｃｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅｉｓｔｈｅｌａｒｇｅｓｔｉｎｔｈｅｏｐｅｎｉｎｇｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｃｒａｃｋ．Ａｎｄｃａｌｃｉｕｍｃａｒ ｂｏｎａｔｅｉｓｇｒａｄｕａｌｌｙｒｅｄｕｃｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｔｈｅｃｒａｃｋｄｅｐｔｈ．Ｗｈｅｎｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｃｒａｃｋｄｅｐｔｈｉｓｏｖｅｒ１０ｍｍ，ｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｃａｌｃｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅｉｓｎｏｌｏｎｇｅｒｆｏｕｎｄ．Ｗｈｅｎｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ１．５ｍｍ，ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓｃａｎｐｒｏｄｕｃｅａｌａｒｇｅａｍｏｕｎｔｏｆｃａｌｃｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅｔｈｒｏｕｇｈｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｗｈｅｎｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ１．５ｍｍ，ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｃａｌｃｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅｇｒａｄｕａｌｌｙｒｅ ｄｕｃｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｔｈｅｄｅｐｔｈ．Ｔｈｅｒｅａｓｏｎｉｓｔｈａｔｔｈｅｍｉｃｒｏｂｉａｌｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｓｏｘｙｇｅｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｃｒａｃｋｓ；ｍｉｃｒｏｂｉａｌ；ｓｅｌｆ ｈｅａｌｉｎｇ；ｅｆｆｅｃｔ收稿日期：２０１２ ０９ １８． 作者简介：钱春香（１９６６—），女，博士，教授，博士生导师，ｃｘｑｉａｎ＠ｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１１７８１０４）、教育部博士点基金资助项目（２０１１００９２１１００３３）．引文格式：钱春香，李瑞阳，潘庆峰，等．混凝土裂缝的微生物自修复效果［Ｊ］．东南大学学报：自然科学版，２０１３，４３（２）：３６０３６４．［ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１３．０２．０２５］ 混凝土是目前世界上使用量最大、应用范围最广的工程材料，但因其具有较低的弹性模量和抗拉强度，常常会在表面产生一些肉眼可见的微裂缝，而这些会对混凝土的耐久性产生不利影响，尤其是会极大地降低混凝土的抗渗性、抗氯离子侵蚀以及抗碳化能力．因此，及时修复混凝土表面裂缝可以有效阻止有害物质侵入混凝土内部及钢筋，提高混凝土结构的使用寿命．而微生物修复的方法能很好地解决上述问题，不仅能满足混凝土裂缝自修复的要求，而且不需要人工检测和修复，能耗低，绿色环保．混凝土裂缝的微生物自修复方法，最早由ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎＧｏｌｌａｐｕｄｉ等［１］于１９９５年提出．该方法基于微生物矿化机理，且具有潜在的裂缝自修复能力，因此吸引了一大批科研人员．目前荷兰Ｄｅｌｆｔ大学［２６］和比利时Ｇｈｅｎｔ大学［７９］基于微生物矿化的机理，分别将微生物和底物作为外加剂添加到水泥基体中，在微生物自修复方面均取得了较好的研究进展．一般混凝土在产生微裂缝时，自身未水化的颗粒会通过二次水化将裂缝修复，但是修复范围较小．Ｊｏｎｋｅｒｓ等［６］研究发现，混凝土的裂缝宽度低于０．２１ｍｍ时，可通过自身的二次水化完全修复，而微生物自修复方法可完全修复宽度低于０．４７ｍｍ的裂缝．本文首先制备了含有微生物修复剂的水泥砂浆试样，然后利用裂缝测宽仪、扫描电镜和热重分析技术分别对微生物自修复混凝土裂缝的效果进行了研究．１ 试验材料与方法１．１ 试验用微生物水泥基材料水化后其内部为高碱环境，ｐＨ值约为１２～１３［１０］，因此所选菌株应该具有较强的耐碱性．本课题选用从高碱性盐湖土壤中提取出来的嗜碱芽孢杆菌，通过多次耐碱性选育，成功培育出耐碱性较强且可以产生碳酸钙晶体的改良嗜碱芽孢杆菌．１．２ 试件制作本试验所用水泥型号为ＰⅡ５２．５；水灰比为０．３３；底物用量为水泥质量的２％．试验配合比见表１．表１ 配制１Ｌ砂浆各原料用量ｗ（水）／ｇｗ（水泥）／ｇｗ（底物）／ｇｗ（菌泥）／ｍＬｗ（陶砂）／ｇ４７０１５３２３０．６４３６３００ 其中，菌泥为离心后的浓缩菌液，采用陶砂负载菌体，在菌液中浸泡２４ｈ后使用．试件尺寸为４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍ，试件中菌体数量约为２×１０８个／ｃｍ３．成型好的试件放进２０℃且湿度大于９０％的标准养护室内养护７ｄ，然后制作裂缝．１．３ 试件的修复养护为了提供微生物修复裂缝的适宜环境，将产生裂缝的试件放到恒温３０℃水箱中进行养护．当裂缝中充满水时，底物可以溶解到水中，通过混凝土中的孔隙运输到裂缝表面，为细菌的矿化作用提供原料．因为本试验采用的细菌是好氧菌，因此在水箱中通入氧气．１．４ 表征方法首先利用裂缝测宽仪对不同龄期的裂缝进行宽度测量并记录，通过修复前后的宽度对比表征表面裂缝的修复效果；其次用切割机将裂缝整体取出，将试件沿裂缝处掰开，取其中一个裂缝断面并将其放到扫描电镜下，观察沿裂缝深度方向生成物质的分布情况；最后取另一断面，利用锉刀沿着裂缝断裂面往基体中磨下去，将磨出的粉末收集并对其进行ＴＧ分析，每磨出一定量的粉末便用游标卡尺量出剩余厚度，以此计算出粉末在裂缝宽度方向上的区间范围，从而分析碳酸钙在裂缝宽度方向上的分布情况．２ 试验结果与分析为了方便对裂缝修复效果进行表征，试件中裂缝的３个方向分别用ｘ轴、ｙ轴和ｚ轴表示，其中ｘ轴表示裂缝深度方向，ｙ轴表示裂缝宽度方向，ｚ轴表示裂缝长度方向，如图１所示．图１ 裂缝内部不同方向示意图２．１ 不同龄期试件表面裂缝的修复效果试件裂缝修复效果最直接的表征方法是直接观察法，通过修复前后的裂缝宽度对比，判断裂缝是否被填充完毕，不同修复时间的照片如图２所图２ 不同修复时间的裂缝填充程度１６３第２期钱春香，等：混凝土裂缝的微生物自修复效果ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ示，图中Ａ，Ｂ，Ｃ表示同一条裂缝的３个不同部位．试验采用混凝土裂缝测宽仪分别检测Ａ，Ｂ，Ｃ三处不同龄期裂缝的宽度，结果如表２所示．表２ 裂缝测宽仪测量的Ａ，Ｂ，Ｃ三点的宽度ｍｍ裂缝位置０ｄ５ｄ４０ｄＡ１．０６０．３６０Ｂ１．１４００Ｃ１．０２０．９８０ 通过图１中不同龄期的照片以及表２中不同龄期的裂缝宽度的对比，可以发现，随着龄期的延长，裂缝处的碳酸钙晶体含量增加，裂缝宽度变小，到４０ｄ左右时表面处裂缝被碳酸钙晶体完全填充，从而可以有效地阻碍有害物质侵入混凝土内部．２．２ 扫描电镜显微分析借助扫描电镜对裂缝修复效果进一步表征的结果如图３（ａ）、（ｂ）所示，裂缝开口处的两侧以及裂缝中多是颗粒状的碳酸钙，但是也存在少量针状的物质，与底物形貌相似，如图３（ｃ）、（ｄ）和图４所示．此外，沿着裂缝深度方向（ｘ轴方向），断裂面不同位置的表面状况如图５所示．由图５可知，从裂缝开口处开始沿裂缝深度方向（ｘ轴方向）１４ｍｍ范围内取７个观察点（已用圆圈标出），放大倍率均为５００倍，分别得到这７个点的ＳＥＭ照片．从图中可以发现，断裂面表面上主要有２种形状的颗粒，一种呈颗粒块状，另一种呈条状．而由图３、图４可知，这２种不同形状的颗粒分别是碳酸钙和未反应的底物．仔细观察这些图片，可发现沿着裂缝深度方向（ｘ轴方向）有一个明显的趋势：颗粒块状的碳酸钙在裂缝开口处最多，没有未反应的底物残留，而沿着ｘ轴正方向不断往里图３ 试件裂缝表面处的形貌图４ 底物颗粒的形貌２６３东南大学学报（自然科学版） 第４３卷ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ图５ 碳酸钙沿裂缝深度方向（ｘ轴方向）的分布深入，碳酸钙颗粒数量逐渐减少，到６ｍｍ处时可发现有少量条状底物；到达深处１０ｍｍ时有一个明显的突变，颗粒状碳酸钙明显减少而条状底物的数量大量增加，再往深处碳酸钙颗粒几乎消失，但存在着大量条状底物．通过扫描电镜显微分析，不仅可以发现裂缝处的填充物可能为碳酸钙晶体，对比图４所示的底物的形貌图，还可以判断水泥石表面的少量针状物就是随着水泥砂浆孔溶液析出到裂缝中且尚未被微生物分解的底物．进一步对裂缝沿ｘ轴方向的取点分析表明，沿裂缝ｘ轴方向距裂缝口１０ｍｍ范围内均有碳酸钙生成，且其含量随着深度的增加越来越低．主要原因是微生物的矿化作用需要合适的环境条件，裂缝口处的氧气含量最高，这里的微生物酶催化作用最为强烈，底物的分解率最高，产生的碳酸钙也就最多．越往裂缝深处即沿着ｘ轴方向，环境条件越来越苛刻，不利于微生物生长，相应的碳酸钙的产率也就越低，而未被分解的底物数量也越多．２．３ 热重分析为了进一步研究碳酸钙在裂缝ｙ轴方向上的分布，利用热重分析对碳酸钙进行定量分析．在ｙ轴方向上对试件取样，取样范围如表３所示．对裂缝ｙ轴方向上的碳酸钙进行定量分析，其ＴＧ结果如图６所示．从图６可看出，样品１、样品２在７００℃左右时失重最大，样品３、样品４其次，而样品５最少．由于样品１、样品２在裂缝附近较近范围以内，其中的底物已经几乎完全分解；而在试件的成型初期，底物的添加量只有２％，认为样品３、样品４中剩余的少量底物含量对热重曲线影响不大，亦可以忽略不计．另外样品５中几乎不含碳酸钙，故以样品５表３ 磨得粉末样品在垂直裂缝断裂面方向上的深度样品编号初始值１２３４５剩余厚度／ｍｍ５．５０４．４６４．０２３．７８３．５６３．３０粉末深度／ｍｍ０～１．０４１．０４～１．４８１．４８～１．７２１．７２～１．９４１．９４～２．２０３６３第２期钱春香，等：混凝土裂缝的微生物自修复效果ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ图６ 裂缝不同深度内（ｙ轴方向）粉末样品的ＴＧ图谱为基准，认为其中的碳酸钙含量为０，以此可以求出其他样品中的碳酸钙含量．计算结果如表４所示．最后阶段的质量损失就是ＴＧ曲线上７００℃左右范围内的质量下降；认为样品５的质量损失全部来自于水泥净浆，那么其他样品较之于样品５多出来的质量损失便来自于碳酸钙的分解，由此便可以计算出各样品中碳酸钙的质量及其含量．由图６和表３分析可知：沿着裂缝ｙ轴方向碳酸钙的含量总体呈现不断减少的趋势，在距离裂缝表４ 沿裂缝ｙ轴方向的碳酸钙含量定量分析样品编号样品质量／ｍｇ最后阶段的质量损失百分数／％各样品质量损失与样品５之差／％各样品由碳酸钙分解而造成的质量损失／ｍｇ碳酸钙质量／ｍｇ碳酸钙含量／％１１７．５１８．８７７．７３１．３５３．０７１７．５４２９．８２１．６２１０．４８１．０３２．３４２３．８８３３．３１４．５２３．３８０．１１０．２５７．５８４６．５１４．９１３．７７０．２５０．５７８．７７５５．９１１．１４００００断裂面表层１．５ｍｍ范围内碳酸钙含量较高，平均达到２０％以上；在距离裂缝截面表层１．５～２．０ｍｍ范围内含量较低，平均只有８％左右；而再往水泥基体中深入便几乎没有碳酸钙形成．３ 结论１）随着龄期的增加，混凝土裂缝处的碳酸钙晶体数量增加，裂缝宽度逐渐变小，到４０ｄ左右时表面的裂缝被碳酸钙晶体完全填充．２）扫描电镜分析结果表明，在裂缝深度ｘ方向上，裂缝表面１０ｍｍ范围内均有碳酸钙生成，生成的碳酸钙晶体随着深度的增加逐渐减少．当裂缝深度处于１０ｍｍ以下的位置时，几乎没有碳酸钙生成．３）热重分析表明，沿着裂缝ｙ轴方向碳酸钙的含量总体呈现不断减少的趋势，在距离裂缝断裂面表层１．５ｍｍ范围内碳酸钙含量较高，平均达到２０％以上；在距离裂缝截面表层１．５～２．０ｍｍ范围内含量较低，平均只有８％左右；而再往水泥基体中深入则几乎没有碳酸钙形成．参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）［１］ＧｏｌｌａｐｕｄｉＵＫ，ＫｎｕｔｓｏｎＣＬ，ＢａｎｇＳＳ，ｅｔａｌ．Ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｆｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｌｅａｃｈｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈｐｅｒｍｅａｂｌｅｃｈａｎ ｎｅｌｓ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，１９９５，３０（４）：６９５７０５．［２］ＪｏｎｋｅｒｓＨＭ．Ｓｅｌｆｈｅａｌｉｎｇｃｏｎｃｒｅｔｅ：ａｂｉｏｌｏｇｉｃａｌａｐｐｒｏａｃｈ［Ｃ］／／ＳｅｌｆＨｅａｌｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ—ＡｎＡｌｔｅｒｎａｔｉｖｅＡｐｐｒｏａｃｈｔｏ２０ＣｅｎｔｕｒｉｅｓｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ．Ｓｐｒｉｎｇｅｒ：ＴｈｅＮｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ，２００７：１９５２０４．［３］ＪｏｎｋｅｒｓＨＭ，ＳｃｈｌａｎｇｅｎＥ．Ａｔｗｏｃｏｍｐｏｎｅｎｔｂａｃｔｅｒｉａｂａｓｅｄｓｅｌｆ ｈｅａｌｉｎｇｃｏｎｃｒｅｔｅ［Ｃ］／／２ｎｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＣｏｎｃｒｅｔｅＲｅｐａｉｒ，ＲｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎａｎｄＲｅｔ ｒｏｆｉｔｔｉｎｇ．Ｌｏｎｄｏｎ：Ｔａｙｌｏｒ＆ＦｒａｎｃｉｓＧｒｏｕｐ，２００８：２１５２２０．［４］ＪｏｎｋｅｒｓＨＭ，ＳｃｈｌａｎｇｅｎＥ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｂａｃｔｅｒｉａｂａｓｅｄｓｅｌｆｈｅａｌｉｎｇｃｏｎｃｒｅｔｅ［Ｃ］／／ＴａｉｌｏｒＭａｄｅＣｏｎｃｒｅｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｌｏｎｄｏｎ：Ｔａｙｌｏｒ＆ＦｒａｎｃｉｓＧｒｏｕｐ，２００８：４２５４３０．［５］ＪｏｎｋｅｒｓＨＭ，ＴｈｉｊｓｓｅｎＡ，ＭｕｙｚｅｒＧ，ｅｔａｌ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂａｃｔｅｒｉａａｓｓｅｌｆ ｈｅａｌｉｎｇａｇｅｎｔｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｃｏｎｃｒｅｔｅ［Ｊ］．ＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１０，３６（２）：２３０２３５．［６］ＷｉｋｔｏｒＶ，ＪｏｎｋｅｒｓＨＭ．Ｓｅｌｆ ｈｅａｌｉｎｇｏｆｃｒａｃｋｓｉｎｂａｃｔｅｒｉａｌｃｏｎｃｒｅｔｅ［Ｃ］／／２ｎｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＳｅｒｖｉｃｅＬｉｆｅＤｅｓｉｇｎｆｏｒＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｄｅｌｆｔ，ＴｈｅＮｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ，２０１０：８２５８３１．［７］ＭｕｙｎｃｋＷＤ，ＣｏｘＫ，ＢｅｌｉｅＮＤ，ｅｔａｌ．Ｂａｃｔｅｒｉａｌｃａｒｂｏｎａｔｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎａｓａｎａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓｕｒｆａｃｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｆｏｒｃｏｎｃｒｅｔｅ［Ｊ］．ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌ，２００８，２２（５）：９３１０３．［８］ＴｉｔｔｅｌｂｏｏｍＫＶ，ＢｅｌｉｅＮＤ，ＭｕｙｎｃｋＷＤ，ｅｔａｌ．Ｕｓｅｏｆｂａｃｔｅｒｉａｔｏｒｅｐａｉｒｃｒａｃｋｓｉｎｃｏｎｃｒｅｔｅ［Ｊ］．ＣｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｃｒｅｔｅＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１０，４０（１）：１５７１６６．［９］ｄｅＭｕｙｎｃｋＷ，ｄｅＢｅｌｉｅＮ，ＶｅｒｓｔｒａｅｔｅＷ．Ｍｉｃｒｏｂｉａｌｃａｒｂｏｎａｔｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓ：ａｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．ＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１０，３６（２）：１１８１３６．［１０］ＲａｓａｎｅｎＶ，ＰｅｎｔｔａｌａＶ．ＴｈｅｐＨｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅａｎｄｓｍｏｏｔｈｉｎｇｍｏｒｔａｒｕｓｉｎｇａｃｏｎｃｒｅｔｅｐｏｗｄｅｒｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ［Ｊ］．ＣｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｃｒｅｔｅＲｅｓｅａｒｃｈ，２００４，３４（５）：８１３８２０．４６３东南大学学报（自然科学版） 第４３卷。
自愈混凝土
Self-healing concrete
林世达 周佳庆 李旻晁 陈言飞
前
言
随着现代材料科学的不断进步，作为最主要建筑结构材料之一 的混凝土已逐渐向高强、高性能、多功能和智能化方向发展，用它 建造的混凝土结构也趋于大型化和复杂化。然而混凝土材料的固有 缺陷是脆性大，在使用过程和周围环境的影响下不可避免地会产生 微开裂和局部损伤。
如果这些损伤部位不能及时进行修复，不但会影响结构的正常 使用性能和缩短使用寿命，而且可能由此产生严重的灾难性事故， 给社会造成难以挽回的经济损失。
自愈混凝土 那么我们该如何解决这一难题?
1 简介 2 分类 3 材料 4 展望
CONTENTS
目
录
1 简介
1、简 介
1、概念 自愈混凝土是模仿动物的骨
九十年代初期，日本东北大学的学者三桥博三教授制作了不同龄期的混凝 土试件，测试经不同修复剂修复裂缝后，混凝土试件的强度恢复率约达6%。
1994年，美国卡洛林教授将载有胶粘剂的载体加入到混凝土材料中，配制 成具有智能型仿生自愈合神经网络系统的自愈混凝土。
2011年，南京航空航天大学的学者杨红提出:利用空心光纤来实现中的研究方法。
2.3 纤维胶液管自愈合
内置纤维胶液管裂缝自愈 合混凝土,是根据人体伤口由 “破裂—流血—凝结—愈合” 的过程,在混凝土中沿受拉方 向分层布置一些注有高分子 修复胶粘剂的纤维管,作为愈 合管道,使胶粘剂在混凝土中 长期保持性能稳定。
图为内置纤维胶液管自愈合混凝土
纤维管破 裂释放修
复剂
双组分环氧树脂修复实例图
2 分类
2、分类
根据修复原理，自愈混凝土可 分为:
自然自愈合 微生物自愈合 纤维胶液管自愈合 微胶囊自愈合
自愈混凝土
自愈混凝土1.概念自修复混凝土是模仿动物的骨组织结构受创伤后的再生，恢复机理，采用修复胶粘剂和混凝土材料相复合的方法，对材料损伤破坏具有自修复和再生的功能，恢复甚至提高材料性能的一种新型复合材料。
2．背景混凝土是一种典型的脆性材料，在使用过程中会在外力或其他因素作用下，产生微开裂或局部损伤，造成力学性能和耐久性能降低，甚至还可能引发宏观裂缝并出现脆性断裂，产生灾难性事故，给社会造成难以挽回的损失。
而目前无论是在道路桥梁还是房屋土建工程，混凝土的运用都非常广泛，混凝土在工程中应用越来越普遍，越来越重要，因此混凝土裂缝修复成为了学术界和工程界的研究热点。
裂缝的修复方式大致可分为两种:一种是传统的事后修复方式或定时修复，这种修复大多针对肉眼能看到的裂缝，修复部位一般为混凝土易损伤处，且受修复材料限制，容易产生二次开裂，随着技术的发展，混凝土越来越多地被应用到地下建筑物、核电站及储存剧毒物质装置等特殊环境，这种停留在被动和训一划模式下的修复方式已不能适应当前对混凝土材料的要求;另一种为自愈合自修复，能够使混凝土裂缝在早期得到控制和修复，避免宏观裂缝的产生及因渗透而带来的危害，确保了建筑物的安全和耐久性，从而解决了传统方法难以解决和无法解决的问题。
混凝土按其自愈合和自修复作用方式的不同可以分为:自然自愈合、工程自愈合、被动修复和主动修复等[1]。
3．研究进展自从1925年Abram的一个偶然发现，拉开了自修复混凝土发展的序幕。
他将进行过混凝土抗弯拉试验并已经产生裂缝了的混凝土试件随意扔在户外长达8年之久，偶然的一天他发现此混凝土试件的裂缝居然已经愈合了。
带着惊喜和困惑他再次将此开裂后自动愈合的混凝土试件进行抗弯拉试验，此时他发现这些混凝土试件的强度竟然达到了以前强度值的三倍。
这个发现让人们对自修复混凝土的研究燃起了希望。
后来有个挪威学者Stefan Jacobsen进行这方面的研究也发现，将混凝土进行冻融循环损伤以后，再将这个混凝土试件放在水中保持2-3个月的时间，重新再做混凝土的抗压强度试验时发现试件的强度有了4%-5%的恢复。