裂缝修复剂的修复性能及其对水泥基材料的性能影响

发布时间：2020-06-20 23:54

【摘要】：裂缝是水泥基材料构件中不可避免的危害性缺点,如果水泥基材料的裂缝在其微裂纹阶段就能得到有效的修复,并且是环境响应型的自动修复,那么不仅可以防微杜渐,避免构件破坏带来的更加严重的后果,而且通过材料的自我环境响应修复,减少人力物力资源的使用,其意义不言而喻。本文研究环境响应型高分子修复剂对水泥基材料的修复性能。通过在砂浆试块中加入钢丝,预制表面裂纹,将带有裂纹的试块置于八种不同的环境中(自来水、浓度6%硫酸盐、人工海水、pH=12碱性溶液、pH=5酸性环境、pH=7中性环境、99%湿度、60%湿度)进行自修复实验,并利用声波发射检测、裂缝宽度检测和水分传输性实验评价不同环境下修复剂的修复程度;通过混凝土结构的气体渗透性能以及孔结构分析,研究修复剂对水泥基材料自身性能的影响,并且借助微观分析手段,如扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析仪(TG)等,研究砂浆经过高分子修复剂修复之后的微观表现,建立高分子修复剂对砂浆裂纹修复的界面模型,确立高分子修复剂的修复机理。实验结果表明:在不同环境作用下,砂浆裂缝的修复程度并不相同。在自来水环境下,修复剂的修复效果高于试块本身的修复能力;在硫酸盐和海水环境下,不掺修复剂的试块本身的修复效果和掺加修复剂的试块的修复效果相当;在不同pH值环境下,掺加修复剂的试块的修复效果优于不掺修复剂的试块,并且可以降低溶液环境的侵蚀作用,其中pH=12的碱性环境是修复效果最好的作用环境,酸性环境和中性环境两者修复程度相当,都不如碱性环境的修复效果;湿度环境下的修复剂的修复效果低于溶液环境中的修复效果,并且环境湿度越低,修复剂的修复效果越差。通过混凝土结构的气体渗透性能以及孔结构分析发现在正常水养环境养护下,修复剂的使用会略微增加混凝土结构内部孔洞,并导致混凝土的抗渗性略微降低;在模拟实际恶劣环境下,修复剂的使用可以降低恶劣环境对混凝土结构的损伤,相对于未掺加修复剂的试样的孔洞增加较少,渗透性也比未掺加修复剂的试块小,可以推断高分子修复剂材料对水泥基材料有一定的修复作用,在实际工程中具有一定的可行性;同时推理分析得到高分子修复剂的修复机理:高分子的物理吸附作用、高分子官能团之间的界面结合作用以及高分子官能团与金属离子的络合作用,通过三种物质之间的相互作用,在砂浆试块裂缝界面形成网状连接结构,通过高分子的环境响应性,吸收环境中的水分继而膨胀,填充裂缝,既可以防止裂缝的继续开展,也可以隔离砂浆试块内外空间,避免环境中的有害物质侵入内部而降低结构的耐久性,使得裂缝得以修复。
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528
【图文】：

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图 1-1 水泥基材料自修复体系[37]a.溶于水中的 Ca(OH)2 反应生成 CaCO3 b.固体颗粒物质填充裂缝c.水泥水化颗粒 d.水化的胶凝材料填堵裂缝虽然研究发现，水泥基材料自身的确有自我修复的能力，也可以提高水泥基材料本身的性能，并且不需要额外消耗其他的修复材料，但是仅仅依靠材料本身的自我恢复的能力，想要裂缝有所修复，所需要的时间是相当长的，而且在此修复过程中也会不可避免地产生新的损伤裂缝，降低混凝土自身的修复效果，所以水泥基材料本身的自修复性能远远低于服役期内遭受的损伤。所以研究者继续研究，以期通过修复材料结合水泥基材料，创造出新型的自修复材料。1.3.2 内置纤维管自修复体系内置纤维管自修复体系[38]-[39]，是通过在混凝土结构内部植入含有修复剂材料的空心纤维管，当混凝土出现开裂，脆性的纤维管也会随混凝土一起开裂，从而纤维管中的修复剂会流出，填堵裂缝，达到混凝土裂缝的自愈合效果。其修复机制如图 1-2：

自修复,体系,裂缝,水泥基材料

图 1-1 水泥基材料自修复体系[37]a.溶于水中的 Ca(OH)2 反应生成 CaCO3 b.固体颗粒物质填充裂缝c.水泥水化颗粒 d.水化的胶凝材料填堵裂究发现，水泥基材料自身的确有自我修复的能力，也可以提，并且不需要额外消耗其他的修复材料，但是仅仅依靠材料想要裂缝有所修复，所需要的时间是相当长的，而且在此修产生新的损伤裂缝，降低混凝土自身的修复效果，所以水泥远远低于服役期内遭受的损伤。所以研究者继续研究，以期材料，创造出新型的自修复材料。维管自修复体系维管自修复体系[38]-[39]，是通过在混凝土结构内部植入含有修，当混凝土出现开裂，脆性的纤维管也会随混凝土一起开裂会流出，填堵裂缝，达到混凝土裂缝的自愈合效果。其修复机

【参考文献】