水泥混凝土自修復(fù)建筑土木工程科技專業(yè)資料學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1水泥混凝土自修復(fù)水泥混凝土自修復(fù)(xif)建筑土木工程科技建筑土木工程科技專業(yè)資料專業(yè)資料第一頁，共26頁。 近些年來，由于裂縫發(fā)展而導(dǎo)致的工程事故已頗為常見，可以說微觀(wigun)裂縫的無限制發(fā)展正是導(dǎo)致工程事故的根本原因之一。因此，混凝土裂縫的修復(fù)一直是學(xué)術(shù)界和工程界所關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。對于表面宏觀裂縫，人們常采用被動(dòng)的事后修復(fù)方式如灌漿、嵌縫封堵以及混凝土置換等方法進(jìn)行修復(fù)。一些無損檢測技術(shù)如超聲反射法、射線照相法、紅外成像法等常被用于檢測混凝土內(nèi)部損傷，但都有一定的局限性，并不能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，其修復(fù)更是難上加難。第2頁/共26頁第二頁，共26頁。第3頁/共26頁第三頁，共26

2、頁。 水泥微裂縫自修復(fù)(自愈合)是指水泥在外部或內(nèi)部條件的作用下,釋放或生成新的物質(zhì)自行封閉、愈合其微裂縫的過程(guchng)。 最早發(fā)現(xiàn)混凝土裂紋自修復(fù)現(xiàn)象的是Abram。1925年,Abram發(fā)現(xiàn)混凝土試件在抗拉強(qiáng)度測試開裂后,將其放在戶外8d,裂縫竟然愈合了,而且強(qiáng)度比先前提高了2倍。可見,研究與利用水泥裂縫自修復(fù)的機(jī)制,研制各種具有自診斷、自修復(fù)性能的智能水泥材料,對提高水泥基材料的耐久性和可靠性意義重大,能夠給建筑行業(yè)帶來一系列新技術(shù)和新工藝。因此,國內(nèi)外對水泥基材料微細(xì)裂縫的自修復(fù)機(jī)理進(jìn)行了大量研究。第4頁/共26頁第四頁，共26頁。第5頁/共26頁第五頁，共26頁。第6頁/共2

3、6頁第六頁，共26頁。第7頁/共26頁第七頁，共26頁。第8頁/共26頁第八頁，共26頁。 結(jié)晶沉淀法修復(fù)裂縫是一個(gè)自然現(xiàn)象，包含了一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)及力學(xué)過程。這種方法與其他的自修復(fù)方法不同，它是一種持續(xù)的、不依賴外部手段支持的自修復(fù)方法。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)直接暴露于水環(huán)境中時(shí)，由未水化水泥顆粒（如 C3S、C2S 等）繼續(xù)水化所生成的水化產(chǎn)物修復(fù)裂縫，此修復(fù)作用影響甚微，并不是混凝土基體自修復(fù)的主要(zhyo)原因。第9頁/共26頁第九頁，共26頁。SiO32-、AlO33-等取代，發(fā)生絡(luò)合、結(jié)晶沉淀反應(yīng)，形成更穩(wěn)定的化合物，填充混凝土中裂縫和毛細(xì)孔隙，該過程是一個(gè)不斷循環(huán)的過程，使得出現(xiàn)裂

4、縫的混凝土材料可實(shí)現(xiàn)多次自愈合。第10頁/共26頁第十頁，共26頁。 混凝土干燥時(shí)，由于缺少水作為擴(kuò)散介質(zhì)，活性物質(zhì) S 處于休眠狀態(tài)；當(dāng)混凝土開裂有水滲入時(shí)，該活性物質(zhì)就被激活，催化發(fā)生絡(luò)合、結(jié)晶沉淀反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)混凝土裂縫的自愈合(yh)。此修復(fù)技術(shù)的突出之處在于，它可以顯著提高混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和密實(shí)度，但是該方法對寬度大于 0.4mm 的裂縫的自修復(fù)效果不甚理想。 第11頁/共26頁第十一頁，共26頁。該方法以膠粘劑作為修復(fù)單體，將修復(fù)單體微膠囊化之后，再將其植入混凝土基體中，同時(shí)在基體中分散(fnsn)催化劑，其中催化劑能使修復(fù)單體聚合，當(dāng)基體材料被損傷，產(chǎn)生微裂紋時(shí)，裂紋尖端的微膠囊由于

5、應(yīng)力集中作用被撕裂，修復(fù)單體在毛細(xì)管的虹吸作用下滲入裂紋內(nèi)部，與分散(fnsn)于基體中的催化劑相接觸，修復(fù)膠粘劑單體被引發(fā)聚合反應(yīng)，從而封堵裂紋，使基體材料在一程度上得以自修復(fù)，性能也得以較大改善。第12頁/共26頁第十二頁，共26頁。第13頁/共26頁第十三頁，共26頁。第14頁/共26頁第十四頁，共26頁。 光纖更智能化，它具有自診斷的能力，當(dāng)光的強(qiáng)度、波長、偏振、及相位等發(fā)生變化時(shí)，監(jiān)測系統(tǒng)可及時(shí)監(jiān)測，并準(zhǔn)確判斷基體損傷及損傷位置。不但能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，而且混凝土的損傷、裂縫也能得到及時(shí)修復(fù)，實(shí)現(xiàn)了損傷自診斷、自修復(fù)的一體化。光纖/纖維與混凝土結(jié)構(gòu)存在相容性問題，如果相容性不好，相當(dāng)于在

6、混凝土中引入了界面(jimin)缺陷，這會(huì)影響混凝土基體的力學(xué)性能和耐久性。第15頁/共26頁第十五頁，共26頁。第16頁/共26頁第十六頁，共26頁。第17頁/共26頁第十七頁，共26頁。第18頁/共26頁第十八頁，共26頁。作用。第19頁/共26頁第十九頁，共26頁。第20頁/共26頁第二十頁，共26頁。 SMA，即形狀記憶合金（ Shape memory alloy），如果將在高溫下定形的 SMA 在常溫下拉伸至一定的塑性變形，再把它重新加熱到一定溫度(wnd)，它就會(huì)恢復(fù)變形前的形狀，這就是形狀記憶效應(yīng)。 第21頁/共26頁第二十一頁，共26頁。 只有加熱才能利用 SMA 的形狀記憶效

7、應(yīng)，溫度過高會(huì)影響 SMA 的記憶性能，且較長時(shí)間使用之后，SMA 本身會(huì)產(chǎn)生蠕變，工作穩(wěn)定性也變差，這些都限制了它的工作和應(yīng)用范圍。另一方面，由于 SMA 材料本身的電阻不大，采用(ciyng)電加熱方式激勵(lì) SMA 時(shí)需要較大的電流，所以需要較粗的導(dǎo)線。此外，SMA 價(jià)格昂貴，是普通鋼材價(jià)格的 700 倍。這些缺點(diǎn)都限制了 SMA 材料在混凝土基材自修復(fù)中的應(yīng)用。 第22頁/共26頁第二十二頁，共26頁。第23頁/共26頁第二十三頁，共26頁。 由于水泥混凝土是一種脆性材料，在最初受施工和在使用過程中受荷載、材料老化以及外界環(huán)境因素的影響，會(huì)不可避免地出現(xiàn)微裂縫和局部損傷。將新型材料、技術(shù)與水泥混凝土相結(jié)合，對混凝土內(nèi)部(nib)微裂紋實(shí)現(xiàn)自診斷、自修復(fù)已成為一種新的研究趨勢，具有極廣闊的發(fā)展前景，但是現(xiàn)在，微膠囊、微生物等