化学环境激励条件下混凝土自愈合能力的演变机制研究

发布时间：2018-06-18 08:20

本文选题：裂缝 + 自愈合　；参考：《天津城建大学》2015年硕士论文

【摘要】：作为一种准脆性材料,混凝土在服役环境下的开裂难以避免,但如果这些微裂缝能得到及时修复和愈合,就不至于形成灾难性的后果。混凝土材料在一定条件下具有裂缝的自我修复与愈合能力,这对于修复和消除混凝土结构中的缺陷,阻止混凝土裂缝的进一步扩展,提高结构的安全性具有重要意义,并能大大降低受损混凝土工程的维修费用。本论文在国家自然科学基金项目“水泥混凝土裂缝自愈合机理及其环境机理因素研究”(项目编号:51372163)的资助下,根据混凝土材料通常所处环境的不同,开展了化学环境激励条件下混凝土自愈合机理的研究。本研究首先采用液压式压力机预压的方法进行混凝土裂缝的预制,以混凝土强度恢复率、波速变化和裂缝宽度变化为自愈合评价指标,借助裂缝宽度测量仪、超声波无损检测、X射线衍射分析、扫描电镜分析等测试手段研究了不同浓度硫酸钠、氯化钠、碳酸钠和不同碱度氢氧化钠溶液环境下混凝土的自愈合性能,探讨了不同化学环境条件下混凝土裂缝愈合过程的演变机制。为明确混凝土自愈合的最佳环境作用条件,提升混凝土自愈合能力提供了一条技术途径。主要研究结果如下:1、在不同浓度硫酸钠、氯化钠、碳酸钠(0%、2%、4%、6%)和不同碱度氢氧化钠(p H值分别为7、9、11、13)溶液环境下,预制裂缝的混凝土表现出不同程度的自愈合能力。不同环境激励条件养护60 d内,随溶液浓度或碱度的增大,混凝土自愈合效果越来越明显,强度完全恢复所需龄期也越来越短。2、硫酸钠溶液对混凝土裂缝的自愈合效果最为突出,预制裂缝后的混凝土在6%Na2SO4溶液中15 d左右时其强度即已完全恢复,28 d时达到137.8%,但60 d时下降到75.8%。其裂缝修复与愈合机理为:硫酸根离子与水化产物CH迅速反应,较短时间就生成大量钙矾石等水化产物填充裂缝,使裂缝愈合。但因为溶液浓度较大,随龄期的延长,钙矾石、石膏等在裂缝中富集膨胀产生结晶应力,当膨胀显著时,就会造成混凝土体积非均质膨胀,从而导致混凝土裂缝愈合后再次开裂。3、氯化钠溶液对混凝土裂缝的自愈合效果较好,6%氯化钠溶液中的混凝土35 d左右时其强度即已完全恢复,60 d时达到108.3%。其裂缝修复与愈合机理为:氯化钠溶液激励条件下,裂缝断面处沉积生成的F盐、水泥的水化产物钙矾石和连续分布的C-S-H凝胶通过填充作用和胶结作用,有效地改善了混凝土裂缝处的结构,这两种作用相互促进,使裂缝逐步愈合。4、碳酸钠溶液中浸泡的混凝土的自愈合效果良好,6%碳酸钠溶液浸泡的混凝土试样的强度恢复率大约49 d时达到100%,60 d时超过100%,为106.1%。其裂缝修复机理为,碳酸根离子与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉积在裂缝断面处,碳酸钙晶体填充裂缝使其愈合。5、氢氧化钠溶液环境下混凝土自愈合效果相对较差。其中p H值为13的氢氧化钠溶液浸泡的试样,强度恢复率增长最明显。但是60 d时其强度恢复率还未达到100%,为97.6%。裂缝断面处有大量针棒状钙矾石和云状C-S-H凝胶生成,填充裂缝使其逐渐减小甚至愈合,这源自于裂缝处水泥中未水化粒子的继续水化。
[Abstract]:In this paper , the self healing properties of concrete under different environmental conditions are studied by means of crack width measuring instrument , ultrasonic non - destructive testing , X - ray diffraction analysis and SEM analysis . The fracture healing and healing mechanism are as follows : under the excitation condition of sodium chloride solution , the strength of the concrete specimen soaked in sodium carbonate solution reaches 100 % and the strength recovery rate is up to 108.1 % .
【学位授予单位】：天津城建大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU528

【参考文献】