發(fā)布時間：2021-04-01 12:59

　　混凝土是一種脆性材料,在施工與服役過程中容易產(chǎn)生裂縫。服役在海洋環(huán)境下的混凝土一旦開裂,裂縫將加快外部侵蝕性離子進(jìn)入混凝土內(nèi)部,大幅縮短海工混凝土結(jié)構(gòu)的服役壽命。裂縫自修復(fù)技術(shù)對解決上述問題有重要的意義。然而,在高鹽的海水環(huán)境中要使自修復(fù)技術(shù)能有效提高開裂混凝土的耐久性,就必須使裂縫在短時間內(nèi)實現(xiàn)完全愈合,同時盡可能減弱已進(jìn)入裂縫內(nèi)部的侵蝕性離子的危害。為此,本課題首次提出了固化裂縫中侵蝕性離子并促進(jìn)裂縫自修復(fù)從而構(gòu)建“阻隔”和“固化”雙重防御機制的自修復(fù)技術(shù),并闡明了此自修復(fù)技術(shù)的作用機理。具體研究內(nèi)容和結(jié)果包括:（1）基于反應(yīng)熱力學(xué)設(shè)計并優(yōu)化了固化侵蝕離子的新型自修復(fù)劑:根據(jù)化學(xué)熱力學(xué)理論,從固化侵蝕性離子的難溶沉積物Friedel鹽、鈣礬石和水鎂石、水滑石出發(fā),逆向設(shè)計具有化學(xué)固化侵蝕性離子的自修復(fù)劑。通過熱力學(xué)模擬分析得出,只需向裂縫溶液體系中提供適當(dāng)量的Al（OH）₄^-、Ca²⁺、OH^-離子,則具有固化Cl^-、Mg²⁺、SO₄

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

混凝土裂縫自愈合[11]

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2圖1-1混凝土裂縫自愈合[11]Fig.1-1Autogenousself-healingincrackedconcrete[11]因此為進(jìn)一步提高混凝土裂縫自愈合能力，科學(xué)家們開發(fā)出各種通過向混凝土基體摻入自修復(fù)劑的裂縫自修復(fù)技術(shù)，如基于粘結(jié)劑、礦物添加劑，微生物等的裂縫自修復(fù)技術(shù)。1.2.2基于粘結(jié)劑的裂縫自修復(fù)自White[14]等人提出利用內(nèi)含粘結(jié)劑的微膠囊實現(xiàn)聚合物復(fù)合材料的自修復(fù)后，大批學(xué)者將這種技術(shù)運用到混凝土的裂縫自修復(fù)中�；谡辰Y(jié)劑的裂縫自修復(fù)技術(shù)是將高流動性的有機粘結(jié)劑灌入膠囊或玻璃管中，并將膠囊或玻璃管預(yù)埋在混凝土內(nèi)（圖1-2）。當(dāng)混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫時，膠囊或玻璃管被裂縫貫穿，其中的粘結(jié)劑流出并硬化以封堵裂縫。常用的粘結(jié)劑有甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚苯乙烯、堿硅溶液等[15-17]。理想情況下，膠囊應(yīng)有合適的大小尺寸、壁厚度，并能抵抗混凝土拌和過程中的攪拌應(yīng)力，與混凝土基體有良好的相容性，以及當(dāng)基體開裂時，膠囊能被裂縫貫穿。同時，膠囊在基(a)(b)圖1-2基于粘結(jié)劑的裂縫自修復(fù)技術(shù)：(a)內(nèi)含粘結(jié)劑的膠囊[18]；(b)內(nèi)含粘結(jié)劑的玻璃管[19]Fig.1.2Self-healingofcracksbasedonadhessiveagentsencapsulatedin(a)microcapsule[18];(b)hollowglasstube[19].

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-3基于微生物的礦化作用的水泥基材料裂縫自修復(fù)[13,26]Fig.1-3Self-healingofcementitiousmaterialsbasedonbacteriamineralization[13,26]CO(NH2)2+2H2O→2NH4++CO32-(1-1)CO32-+Ca2+→CaCO3(1-2)CaC6H10O6+6O2→CaCO3+5CO2+5H2O(1-3)5CO2+Ca(OH)2→5CaCO3+5H2O(1-4)Ca(HCOO)2+0.4Ca(NO3)2→1.4CaCO3+0.4N2+0.6CO2+H2O(1-5)2HCOO-+2NO3-+2H+→2CO2+2H2O+2NO2-(1-6)1.2.4基于礦物添加劑的裂縫自修復(fù)基于礦物添加劑的裂縫自修復(fù)技術(shù)是將礦物添加劑在混凝土成型時加入新拌漿體中。當(dāng)混凝土基體開裂，外界環(huán)境中的水進(jìn)入裂縫并與暴露在裂縫處的礦物添加劑接觸，礦物添加劑便會開始溶出并與水或混凝土基體發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物沉淀在裂縫處以封堵裂縫。礦物添加可分為膨脹型添加劑（如CaO、MgO[35-37]等）以及結(jié)晶型添加劑（如活性二氧化硅、碳酸鹽[38,39]等）。膨脹型添加劑可通過物理吸水溶脹或化學(xué)反應(yīng)后體積迅速增長來封堵裂縫，而結(jié)晶型添加劑則是與基體溶出的Ca(OH)2反應(yīng)形成如C-S-H凝膠、CaCO3等產(chǎn)物以封堵裂縫[40]，所需時間比膨脹型添加劑的較長[41]。有研究表明，使用如NaHCO3、Na2CO3和Li2CO3的碳酸鹽添加劑有利于混凝土中CaCO3礦物的重結(jié)晶與沉淀。因此，適量地使用碳酸鹽添加劑可以增加水泥基材料裂縫的自修復(fù)能力[39,42,43]。此外，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于微生物誘導(dǎo)礦化的混凝土表面缺陷及裂縫修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 錢春香,任立夫,羅勉.  硅酸鹽學(xué)報. 2015(05)
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[3]混凝土裂縫的微生物自修復(fù)效果[J]. 錢春香,李瑞陽,潘慶峰,羅勉,榮輝.  東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2013(02)
[4]干濕交替環(huán)境下混凝土受硫酸鹽侵蝕劣化機理[J]. 王海龍,董宜森,孫曉燕,金偉良.  浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2012(07)

碩士論文
[1]基于離子絡(luò)合劑的裂縫自修復(fù)技術(shù)在海工混凝土中的作用及其機理研究[D]. 劉昊.華南理工大學(xué) 2019



本文編號：3113375