基于胶囊化页岩陶砂的水泥基材料自愈合性能研究
发布时间：2021-08-03 01:10
自愈合混凝土的发展可有效改善混凝土结构的耐久性问题,延长结构的使用寿命,而水泥基材料自愈合性能的研究是自愈合混凝土发展的基础。内置愈合剂的微胶囊技术是目前较为有效的愈合方法之一,然而微胶囊的壁材与水泥基体之间的相容性问题会对愈合效果产生较大影响。因此,国内外学者开始探索内置愈合剂的无机多孔材料愈合方法,该方法不仅能够解决相容性问题,还可以丰富自愈合技术的研究角度和使用范围,进而推动混凝土结构向着智能化、绿色化方向发展。为此,本文采用无机多孔材料作为愈合剂的载体,并研究其对水泥基材料自愈合性能的影响。主要包括如下研究内容和研究成果:（1）以页岩陶砂为硅酸钠愈合剂的载体,制备了吸液性强、保液性好的胶囊化页岩陶砂。首先通过断面形貌的观察和吸液倍率的测定,选择页岩陶砂作为愈合剂的载体;然后分析真空吸附方式对吸液能力和保液能力的影响,并设计四因素三水平正交试验得到吸附处理过程中的最佳水平组合和最大吸附率;最后对页岩陶砂进行包封处理,并以质量损失法和离子溶出法评价包封处理的效果。（2）分析了不同愈合环境下裂缝处传输性能和裂缝宽度的变化情况,探究了胶囊化页岩陶砂在水泥基材料中的愈合作用。首先确定标准...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自生愈合的因素[1,19]
虼?可以将愈合剂吸附于无机多孔材料内部，以内置愈合剂的无机多孔材料提高水泥基材料的裂缝自主愈合性能。代尔夫特理工大学的SisomphonK等[31]将单氟磷酸钠溶液（Na2FPO3）吸附于膨胀黏土轻骨料内部，并包裹水泥浆层；然后将其掺入高炉矿渣水泥中，研究了胶砂试件耐久性的变化情况。该技术主要是以碳化作用为触发机制，将轻骨料外部的水泥浆层破坏并释放出内部的愈合剂，Na2FPO3与基体中的Ca(OH)2发生反应生成磷灰石等矿物，从而改善基体的孔隙结构，尤其是能够改善骨料和基体之间界面过渡区的微观结构，其自愈合机制如图1-2所示。a)掺入基体b)碳化作用c)释放愈合剂d)发生反应图1-2自愈合机制示意图[31]CO2
怨枞芙喝?纸?詹牧戏直鹞?接?轻骨料内部，形成智能化人工轻骨料（ALA），通过内养护作用以及火山灰反应，不仅可以调控水泥基材料内部的湿度场，使微观结构更加致密化，还可以填充因干燥收缩所产生的微裂缝。硅溶胶具有一定的粘度，将其改性处理并吸附于轻骨料内部，可提高轻骨料的保水性能、降低释水性能，从而实现内养护作用的可控性；此外，硅溶胶还会与Ca(OH)2发生火山灰反应，反应所生成的C-S-H凝胶可填充材料内部的微裂缝。因此，该自愈合体系在水泥基材料中具有内养护和自愈合的双重作用，其内养护和自愈合的机制如图1-3所示。a)轻骨料吸附愈合剂b)轻骨料释放愈合剂图1-3内养护和自愈合机制示意图[32]澳大利亚的ArifuzzamanM和KimHS[33]研究了膨胀珍珠岩和硅酸钠复合材料的力学性能，具体分析了膨胀珍珠岩中的硅酸钠从液相、凝胶相到固相转变过程中的释水行为，并建立了制备参数、组分体积分数和性能之间的关系。这为今后使用该复合材料进行水泥基材料裂缝自愈合方面的研究提供了很好的借鉴意义。因为膨胀珍珠岩比其他轻骨料内部的孔隙结构更丰富，可吸附更多的愈合剂，进而提高其在水泥基材料中的愈合效率；但是由于膨胀珍珠岩的强度较低，可能会在搅拌过程破裂，所以需要通过包封或其他试验方法来解决该问题。剑桥大学的AlghamriR等[34]研究了掺有内置硅酸钠溶液的轻骨料对水泥基材料自愈合性能的影响，发现预裂后的试件在水中愈合养护28d，抗折强度可以恢复80%，传输性能可以降低50%，并通过微观测试分析方法证实了硅酸钠的存在对于生成C-S-H凝胶的作用。在轻骨料吸附硅酸钠和对轻骨料进行包封处理的过程中，硅酸钠的浓度以及包封的效果也会影响裂缝的愈合能力，所以这些方面还有待于进一步的试验分析。深圳大学的王险峰和
本文编号：3318634
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自生愈合的因素[1,19]
虼?可以将愈合剂吸附于无机多孔材料内部，以内置愈合剂的无机多孔材料提高水泥基材料的裂缝自主愈合性能。代尔夫特理工大学的SisomphonK等[31]将单氟磷酸钠溶液（Na2FPO3）吸附于膨胀黏土轻骨料内部，并包裹水泥浆层；然后将其掺入高炉矿渣水泥中，研究了胶砂试件耐久性的变化情况。该技术主要是以碳化作用为触发机制，将轻骨料外部的水泥浆层破坏并释放出内部的愈合剂，Na2FPO3与基体中的Ca(OH)2发生反应生成磷灰石等矿物，从而改善基体的孔隙结构，尤其是能够改善骨料和基体之间界面过渡区的微观结构，其自愈合机制如图1-2所示。a)掺入基体b)碳化作用c)释放愈合剂d)发生反应图1-2自愈合机制示意图[31]CO2
怨枞芙喝?纸?詹牧戏直鹞?接?轻骨料内部，形成智能化人工轻骨料（ALA），通过内养护作用以及火山灰反应，不仅可以调控水泥基材料内部的湿度场，使微观结构更加致密化，还可以填充因干燥收缩所产生的微裂缝。硅溶胶具有一定的粘度，将其改性处理并吸附于轻骨料内部，可提高轻骨料的保水性能、降低释水性能，从而实现内养护作用的可控性；此外，硅溶胶还会与Ca(OH)2发生火山灰反应，反应所生成的C-S-H凝胶可填充材料内部的微裂缝。因此，该自愈合体系在水泥基材料中具有内养护和自愈合的双重作用，其内养护和自愈合的机制如图1-3所示。a)轻骨料吸附愈合剂b)轻骨料释放愈合剂图1-3内养护和自愈合机制示意图[32]澳大利亚的ArifuzzamanM和KimHS[33]研究了膨胀珍珠岩和硅酸钠复合材料的力学性能，具体分析了膨胀珍珠岩中的硅酸钠从液相、凝胶相到固相转变过程中的释水行为，并建立了制备参数、组分体积分数和性能之间的关系。这为今后使用该复合材料进行水泥基材料裂缝自愈合方面的研究提供了很好的借鉴意义。因为膨胀珍珠岩比其他轻骨料内部的孔隙结构更丰富，可吸附更多的愈合剂，进而提高其在水泥基材料中的愈合效率；但是由于膨胀珍珠岩的强度较低，可能会在搅拌过程破裂，所以需要通过包封或其他试验方法来解决该问题。剑桥大学的AlghamriR等[34]研究了掺有内置硅酸钠溶液的轻骨料对水泥基材料自愈合性能的影响，发现预裂后的试件在水中愈合养护28d，抗折强度可以恢复80%，传输性能可以降低50%，并通过微观测试分析方法证实了硅酸钠的存在对于生成C-S-H凝胶的作用。在轻骨料吸附硅酸钠和对轻骨料进行包封处理的过程中，硅酸钠的浓度以及包封的效果也会影响裂缝的愈合能力，所以这些方面还有待于进一步的试验分析。深圳大学的王险峰和
本文编号：3318634
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