水泥混凝土微胶囊自修复技术研究

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1、分类号U414单位代码10618密级公开学号2120980014专业硕士学位论文水泥混凝土微胶囊自修复技术研究研究生姓名：周凤梅导师姓名及职称：吴国雄教授申请专业学位类别工程硕士学位授予单位重庆交通大学论文提交日期2015年6月10日专业领域名称材料工程论文答辩日期2015年6月6日2015年6月6日ResearchonMicrocapsuleSelf-healingTechnologyforCementConcreteADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：Zh

2、ouFengmeiSupervisor：Prof.WuGuoxiongChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China摘要混凝土结构由于最初施工工艺不当，使用过程中受荷载、材料老化以及外界环境因素的影响，会不可避免地出现微裂缝和局部损伤，其修复问题已备受关注。传统的事后被动修补方式，已不能满足目前对复杂结构部位材料性能的要求。为了能实现混凝土材料的自修复，本文首先合成了自修复微胶囊，再将其应用于混凝土中，通过对强度及渗透性的修复情况研究评价其自修复性能。本文根据对自修复微胶囊的性能要求，以

3、双组分胶粘剂环氧树脂为芯材、以甲醛和尿素合成脲醛树脂壁材，采用原位聚合法合成脲醛树脂包覆环氧树脂的微胶囊。结合光学显微镜、扫描电子显微镜等对微胶囊的合成工艺进行了研究，分析乳化剂种类和用量、原料配比、终点pH值和搅拌速率对微胶囊物性的影响，以此得出最优工艺：取质量比为1:1的芯材和壁材，用5%的复配乳化剂高速剪切乳化芯材，将所得芯材乳液和脲醛树脂预聚体混合，在450r/min搅拌速率、70℃下恒温反应3h，调节溶液pH值为3.0，继续搅拌2h固化，即得微胶囊粉末产品。微胶囊的形态和性能直接影响其修复效率，所以必须借助扫描电子显

4、微镜、激光粒度分析仪等手段对微胶囊进行表征和测试。通过试验得出：①微胶囊基本呈球形，表面较粗糙，有部分粘结现象；②微胶囊粒径在10μm~100μm之间，基本呈正态分布，其平均粒径为33.51μm；③微胶囊芯材含量较低，包覆率仅有57.7%；④芯材环氧树脂被壁材脲醛树脂成功包覆；⑤微胶囊热稳定性能良好，其分解温度大致为200℃。基于微胶囊方式的自修复混凝土，其关键在于自修复性能的研究。通过对预压损伤及未预压损伤混凝土试件进行力学性能以及抗渗性能试验，研究微胶囊掺量、损伤程度对混凝土自修复性能的影响，得出以下结论：微胶囊对混凝土基

5、体来说是一种缺陷，会在一定程度上降低基材的强度。微胶囊对抗折强度试验所形成的宏观裂缝不具有修复能力，但对微裂缝却有较好的修复性能。混凝土的强度修复率和抗渗压力值随微胶囊掺量的增量而增加。微胶囊掺量的增加使体系的修复剂含量增加，即有更多的修复剂参与修复微裂纹，使自修复效果更显著，微胶囊及固化剂的二元自修复体系也赋予混凝土较好的抗渗性能。本文得到了交通土建工程材料国家地方联合工程实验室开放基金项目“仿生自愈合智能混凝土的研发”的资助。关键词：水泥混凝土，微胶囊，自修复，性能研究IABSTRACTBecauseoftheinitia

6、lconstruction,load,materialagingandtheinfluenceofexternalenvironmentfactors,theconcretestructurewillappearinevitablymicrocracksandlocaldamage,therepairproblemhasattractedalotofattention.Thetraditionalpassiverepairway,hasbeenunabletomeetthecurrentrequirementsonperfor

7、manceofcomplexstructuralpartsmaterials.Inordertoachieveself-healingofconcretematerial,thepaperfirstlysynthesizedtheself-healingmicrocapsule,andthenappliedittotheconcrete,studieditsself-healingperformancebythestrengthandpermeability.Inthispaper,accordingtotheperforma

8、ncerequirementsofself-healingmicro-capsule,withatwo-componentadhesiveepoxyresinascorematerial,formaldehydeandureasynthesisofurea-formaldeh