自愈合混凝土讲课稿.ppt

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1、自愈合混凝土自愈合混凝土概述背景：混凝土是目前用量最大的建筑材料，具有抗压强度高、耐久性好、易浇注成型、成本低等优点，广泛应用于各类建筑物。然而，混凝土也有着自身致命的缺陷——裂缝。当混凝土出现微观裂缝时，若不能及时修复，不仅会影响材料的正常使用，还可能会导致混凝土出现宏观裂缝影响其使用寿命。1)混凝土裂缝影响混凝土结构的承载能力:裂缝会降低其刚度和抗剪强度，使钢筋承受拉力大于设计拉力，从而影响其承载力;2)混凝土裂缝引起钢筋锈蚀:裂缝的存在会使水分或各种腐蚀介质渗入结构体内，导致钢筋锈蚀或降低骨料强度而对整体结构带来危害。在寒冷环境，裂缝会加重冻融对混凝土结构的损害，使保护涂层开裂

2、、脱落而失去保护性能;自愈合混凝土概述3)影响结构的耐久性:裂缝会使各种有害杂质进入混凝土中，加速了钢筋的锈蚀和混凝土的碳化，使得混凝土结构的耐久性大大降低;4)影响结构的封闭性:核电站、疫苗培养空间等场所要求结构具有良好的封闭性，一旦有裂缝出现将会带来严重的后果;5)影响结构的舒适度:严重时会导致构件，甚至工程全部报废，造成较大的经济损失。混凝土裂缝自修复：模仿生物组织损伤愈合的机能，在混凝土传统组分中复合特殊组分，在其内部形成智能型自修复系统，当混凝土材料出现裂纹或损伤时，自动触发修复反应，使其愈合。Part1Part2结晶沉淀自修复形状记忆合金自修复聚合物固化仿生自修复渗透结晶

3、自修复电化学沉淀自修复自修复方法分类微生物自修复1.形状记忆合金自修复形状记忆合金自修复：是指在施工工艺时加入形状记忆合金即SMA的混凝土。由于SMA具有形状记忆效应和超弹性特性，加热后发生马氏体相变，就是在加热温度超过相变温度时，回复到变形前的过程，可以产生较大回复力，从而使裂缝合拢。试件制作：首先将合金丝预张拉，然后用专用夹头将合金丝两端固定于模板两端,并使合金丝张紧,随后浇筑混凝土,成型拆模后放入养护箱中标准养护,制得SMA混凝土梁试件.试件开裂并卸载后的激励合金丝(激励电流为20A低压直流电),使合金温度升高,在发生相变的同时产生回复力并作用于混凝土,通电激励形状记忆合金使之

4、产生形状恢复效应.形状记忆合金恢复时对裂缝面施加压应力,抑制裂缝的开展,并且迫使裂缝合拢、闭合,使混凝土结构构件的挠度和变形恢复.1.形状记忆合金自修复1.常用的SMA为NiTi合金。2.优点:实现多种变形形式、具有形状记忆功能、超弹性、可恢复变形大、在受限制恢复时能产生很大的驱动力、抗疲劳性能强，易于同混凝土、钢等结构材料相结合，弹性模量会随相变状态的改变而变化.3.阎石等研究了SMA智能混凝土连续梁在通电激励下裂缝的自修复性能及其影响因素，分析了SMA对连续梁的变形以及裂缝的修复机理。匡亚川等分析了SMA智能混凝土梁的变形规律，探讨了改变SMA丝初始应变和总截面面积对混凝土梁裂缝

5、修复效果的影响。研究表明，SMA丝对梁裂缝有良好的修复性能。修复前后对比SMA已经广泛应用于军事、航天、机械、医疗等领域,并取得了很好的效果。1.形状记忆合金自修复存在的问题SMA电阻变化率敏感性和驱动性受SMA丝的影响因素：混凝土的锚固、粘结；预张拉的大小；SMA丝的直径。Part12聚合物固化自修复热聚合修复主要利用含有热固性聚合物的微胶囊在基体开裂时产生破裂，释放聚合物，在基体中催化剂的作用下，在裂缝中发生开环置换聚合反应，经固化而修复混凝土。聚合物空气固化自修复原理主要在于，当基体产生微裂缝时释放出修补裂缝的化学物质，然后该化学物质在裂缝中空气硬化，修复裂缝。空气固化热聚合1

6、.聚合物固化自修复：在混凝土中加入空心玻璃纤维或胶囊，在其里面加入胶固化粘接或者活性物质与集体物质反应产生不容物质，堵塞裂缝，进而使裂缝修复。2.常用的修复剂有：氰凝胶黏剂、TY-6638型聚氨酯胶黏剂、环氧树脂、聚氯乙烯2.聚合物固化仿生自修复2.聚合物固化仿生自修复日本三桥博三教授，用水玻璃和环氧树酯等材料作为修复剂，将其注人空心玻璃纤维中并掺人混凝土材料中，测试不同龄期下，经不同修补液在开裂修复后混凝土材料的强度回复率。美国伊利诺伊斯大学的CarolynDry在1994年采用类似的方法，在空心玻璃纤维中注人缩醛胶粘剂高分子溶液作为黏结剂，埋入混凝土中。实验试件采用三点弯曲法。赵

7、晓鹏等在以钢丝短纤维增强的水泥基复合材料中，嵌入注有缩醛高分子溶液的液芯玻璃纤维，分层浇。2.聚合物固化仿生自修复哈尔滨工业大学的欧进萍等,建立了描述修复胶囊在混凝土中的分布和取向函数,用以统计分布在混凝土基体中各个方向的胶囊数。2.聚合物固化仿生自修复1.修复容器与所处环境的适应性及与机体材料的相容性；2.修复容器大小及掺量对基体力学性能的影响规律；3.修复容器不同对基体不同破坏力的感知能力和破裂机理；4.不同的破坏形式下修复体系的修复机理和修复效果；5