科技創(chuàng)新--李福東

1、 自修復混凝土的研究 指導老師：張紀剛 項目負責人：李福東 申請學院：土木工程學院 content 1.項目簡介項目簡介 2.研究背景研究背景 3.項目特色項目特色 4.實驗研究實驗研究 5.時間安排時間安排 6.項目經(jīng)費項目經(jīng)費 7.預期成果預期成果 8.項目應(yīng)用項目應(yīng)用 項目簡介 自修復混凝自修復混凝土土是是一一種具有再生功能種具有再生功能 的新型復合材料，是由內(nèi)含修復劑的的新型復合材料，是由內(nèi)含修復劑的 空心玻璃短管空心玻璃短管和和混凝混凝土土組成的，當材組成的，當材 料內(nèi)部發(fā)生料內(nèi)部發(fā)生一一定程度定程度上上的損傷時能通的損傷時能通 過釋放自身的修復劑來填充過釋放自身的修復劑來填充和和愈

2、合混愈合混 凝凝土土的裂縫，使開裂區(qū)的強度得到恢的裂縫，使開裂區(qū)的強度得到恢 復甚至提高，進行自我修復。復甚至提高，進行自我修復。 修復膠囊修復膠囊 內(nèi)置膠囊自修復混凝土內(nèi)置膠囊自修復混凝土 裂縫的發(fā)生使膠囊裂縫的發(fā)生使膠囊 破裂、修復劑流出破裂、修復劑流出 內(nèi)含修復劑的膠囊內(nèi)含修復劑的膠囊 事先埋藏于混凝土內(nèi)事先埋藏于混凝土內(nèi) 流出的修復劑流出的修復劑 修復裂縫修復裂縫 研究背景 混凝土的發(fā)展已有混凝土的發(fā)展已有 100 100 多年的歷史，因其抗壓強度高、耐多年的歷史，因其抗壓強度高、耐 久性好、成本低，生產(chǎn)工藝簡單等特點已廣泛應(yīng)用于工業(yè)久性好、成本低，生產(chǎn)工藝簡單等特點已廣泛應(yīng)用于工業(yè)

3、與民用建筑、橋梁、道路工程、地下工程、水利水電工程、與民用建筑、橋梁、道路工程、地下工程、水利水電工程、 核電站、港口和海洋工程，并向著大跨結(jié)構(gòu)、高聳結(jié)構(gòu)、核電站、港口和海洋工程，并向著大跨結(jié)構(gòu)、高聳結(jié)構(gòu)、 巨型結(jié)構(gòu)和特種結(jié)構(gòu)滲透，是目前用量最多的建筑材料。巨型結(jié)構(gòu)和特種結(jié)構(gòu)滲透，是目前用量最多的建筑材料。 然而混凝土是一種多孔性的脆性材料，抗拉強度遠遠然而混凝土是一種多孔性的脆性材料，抗拉強度遠遠 低于其抗壓強度，韌性差，對沖擊、開裂的抵抗能力低于其抗壓強度，韌性差，對沖擊、開裂的抵抗能力 差，在使用荷載和周圍環(huán)境的影響下不可避免地會產(chǎn)差，在使用荷載和周圍環(huán)境的影響下不可避免地會產(chǎn) 生微裂紋

4、和局部損傷，輕者會降低結(jié)構(gòu)的防水性，縮生微裂紋和局部損傷，輕者會降低結(jié)構(gòu)的防水性，縮 短其使用壽命，影響結(jié)構(gòu)的整體性和外觀；重者則危短其使用壽命，影響結(jié)構(gòu)的整體性和外觀；重者則危 及結(jié)構(gòu)的安全。及結(jié)構(gòu)的安全。 在可預見的將來，混凝土仍然是一種現(xiàn)代建設(shè)不可缺少的建筑材在可預見的將來，混凝土仍然是一種現(xiàn)代建設(shè)不可缺少的建筑材 料。隨著現(xiàn)代材料科學的不斷進步，混凝土已逐漸向高強、高性料。隨著現(xiàn)代材料科學的不斷進步，混凝土已逐漸向高強、高性 能多功能和智能化方向發(fā)展，混凝土結(jié)構(gòu)也趨于大型化和復雜化。能多功能和智能化方向發(fā)展，混凝土結(jié)構(gòu)也趨于大型化和復雜化。 項目特色 過去對混凝土材料的修復形式主要是事

5、后維修和定時維修，過去對混凝土材料的修復形式主要是事后維修和定時維修， 通常采用的措施有：往裂縫內(nèi)灌水泥漿，環(huán)氧樹脂；聚合通常采用的措施有：往裂縫內(nèi)灌水泥漿，環(huán)氧樹脂；聚合 物浸漬；縫合、鉆孔堵塞；布置限裂鋼筋，采用預應(yīng)力錨物浸漬；縫合、鉆孔堵塞；布置限裂鋼筋，采用預應(yīng)力錨 索等等。隨著現(xiàn)代社會向智能化發(fā)展，這種停留在被動和索等等。隨著現(xiàn)代社會向智能化發(fā)展，這種停留在被動和 計劃模式下的修復方式已不能完全適應(yīng)現(xiàn)代多功能和智能計劃模式下的修復方式已不能完全適應(yīng)現(xiàn)代多功能和智能 建筑對混凝土材料提出的要求。建筑對混凝土材料提出的要求。 自修復混凝土材料屬于智能材料范疇，它是在混凝土基體自修復混凝土

6、材料屬于智能材料范疇，它是在混凝土基體 中摻入修復膠囊，膠囊內(nèi)含有可流動的物質(zhì)中摻入修復膠囊，膠囊內(nèi)含有可流動的物質(zhì)修復膠黏修復膠黏 劑，形成智能型自愈合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在外界荷載作用下，一劑，形成智能型自愈合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在外界荷載作用下，一 旦混凝土基體開裂，部分膠囊破裂，膠黏劑流出并滲入裂旦混凝土基體開裂，部分膠囊破裂，膠黏劑流出并滲入裂 縫處凝結(jié)，從而實現(xiàn)混凝土裂縫的愈合。縫處凝結(jié)，從而實現(xiàn)混凝土裂縫的愈合。 實驗方案 本項目實驗采用試驗研究與理論結(jié)合的方法進行，在研究中充分本項目實驗采用試驗研究與理論結(jié)合的方法進行，在研究中充分 利用實驗室資源，運用動手能力利用實驗室資源，運用動手能力和和理論

7、分析能力。理論分析能力。 具體的研究方法如具體的研究方法如下下： 1 1、采用常規(guī)試驗方法分析砂、石、減、采用常規(guī)試驗方法分析砂、石、減水水劑、膠粘劑的物理劑、膠粘劑的物理 性能性能 2 2、研究自修復混凝、研究自修復混凝土土的工作性的工作性 3 3、研究自密實混凝、研究自密實混凝土土配合比配合比 4 4、研究、研究6 6種膠粘劑（環(huán)氧樹脂膠粘劑、氯丁萬能膠膠粘劑、聚氯種膠粘劑（環(huán)氧樹脂膠粘劑、氯丁萬能膠膠粘劑、聚氯 乙烯膠粘劑、乙烯膠粘劑、氯丁橡膠膠粘劑和丙烯酸酯、氰基丙烯酸脂膠粘劑氯丁橡膠膠粘劑和丙烯酸酯、氰基丙烯酸脂膠粘劑 和聚氨酯、環(huán)氧樹脂和超強力膠玻璃纖維管和聚氨酯、環(huán)氧樹脂和超強力

8、膠玻璃纖維管 ）對自修復混凝）對自修復混凝土土的的 工作性的影響工作性的影響 5 5、 采用不同膠囊尺寸、大小對自修復混凝采用不同膠囊尺寸、大小對自修復混凝土土的影響的影響 時間安排 項目進度時間安排：項目進度時間安排： 1.2010 1.2010年年1 1月月1010日日 2010 2010年年3 3月月1616日日 文獻查閱、試驗設(shè)計、緒論完成文獻查閱、試驗設(shè)計、緒論完成 2.2010 2.2010年年3 3月月 1616日日 2010 2010年年9 9月月 1 1日日 試驗及理論分析試驗及理論分析 . .20102010年年9 9月月1 1日日 2010 2010年年11 11月月 1

9、 1日日 論文寫作論文寫作 .2010.2010年年11 11月月1 1日日 2010 2010年年1212月月 1010日日 整理論文，準備結(jié)題答辯整理論文，準備結(jié)題答辯 項目經(jīng)費 青島理工大學大學生科技創(chuàng)新項目（活動）經(jīng)費預算表青島理工大學大學生科技創(chuàng)新項目（活動）經(jīng)費預算表 活動名稱活動名稱 自修復混凝土研究自修復混凝土研究負責人負責人李福東李福東 物品名稱物品名稱用途用途單價單價數(shù)量數(shù)量合計（元）合計（元）備注備注 脫水脫水T31T31 環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂 試驗材料試驗材料 2323元元/ /公斤公斤5 5公斤公斤115115無無 E44E44環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂試驗材料試驗材料2525元元

10、/ /公斤公斤5 5公斤公斤125125無無 氯丁萬能膠氯丁萬能膠試驗材料試驗材料200200元元/ /桶桶1 1桶桶200200無無 聚氯乙烯膠黏劑聚氯乙烯膠黏劑試驗材料試驗材料2020元元/ /公斤公斤5 5公斤公斤100100無無 32.5R32.5R硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥試驗材料試驗材料330330元元/ /袋袋1 1袋袋330330無無 FDNFDN萘系減水劑萘系減水劑試驗材料試驗材料200200元元/ /袋袋1 1袋袋200200無無 玻璃管玻璃管試驗器材試驗器材200200元元/ /米米5 5米米10001000無無 項目經(jīng)費 測量及配套工具測量及配套工具試驗材料試驗材料200200元元/ /套套1 1套套200200無無 玻璃刀及配套工具玻璃刀及配套工具試驗器材試驗器材300300元元/ /套套1 1套套300300無無 煤灰煤灰試驗材料試驗材料200200元元/ /噸噸0.50.5噸噸100100無無 稱及相關(guān)器材稱及相關(guān)器材試驗器材試驗器材300300元元/ /套套1 1套套300300無無 商品混凝土商品混凝土試驗材料試驗材料400400元元/ /立方米立方米1 1立方米立方米400400無無 壓強計壓強計試驗器材試驗