微胶囊自修复水泥基材料在循环荷载下的修复特性研究
发布时间：2021-04-10 14:36
服役过程中的水泥基材料不仅承受着静态荷载的作用,还遭受着 周期性的动力荷载作用。在荷载作用下水泥基材料不可避免的会产生裂纹,而传统裂纹的修复方式存在造价高、污染环境等缺点。微胶囊自修复技术成为一种新的发展趋势。本文以微胶囊自修复水泥基材料为研究对象,通过单轴压缩、循环荷载试验和微观试验来探讨各种影响因素对自修复水泥基材料的宏观动态力学特性和微观结构的修复作用,并建立了宏观动态力学性能与微观孔结构参数的关系模型。主要的研究成果如下:（1）开展单轴压缩试验研究微胶囊掺量、预压应力、养护龄期和试样状态对微胶囊自修复水泥基材料变形特性和强度特性的影响,从而为循环荷载试验提供依据。（2）开展不同加载频率和不同应变幅值的循环荷载试验,对自修复水泥基材料进行研究,分析在微胶囊掺量和养护龄期一定的条件下,加载频率/应变幅值对自修复水泥基试样的动态力学参数及其修复特性的影响规律。从而得知:当掺量与养护龄期不变时,随着加载频率的增加,动峰值强度呈减小趋势,阻尼比和动弹性模量呈增加趋势,而随着应变幅值的增加,动峰值强度和阻尼比呈增加趋势,动弹性模量是减小的。（3）采用压汞法对三种（初始、预压受损、预压修复后...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：119 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
压汞法原理
1绪论7图1-2技术路线Fig.1-2TechnicalRoute1.3.2本文的研究内容从以上评述中可以看出，微胶囊自修复系统对水泥基材料的影响。所以本文将以单轴压缩条件下微胶囊自修复水泥基材料的力学特性为基础，从而展开研究。研究如下:（1）首先进行单轴压缩试验，对单轴压缩条件下试样的变形特性和强度特性进行分析。（2）通过分析试样在不同加载方式条件下的循环荷载试验数据，研究不同加载频率、不同应变上限、不同掺量、不同养护龄期对试样的动态力学参数及其修复特性的影响规律。（3）采用压汞法测得初始状态、预压修复后状态试样的孔结构参数，研究微胶囊掺量、养护龄期、不同加载频率、不同应变上限对水泥基材料孔结构参数的影响，从而进一步来探讨微胶囊自修复水泥基材料的修复特性。（4）最后，建立孔结构参数与阻尼比特性、动弹性模量特性的关系模型，来分析孔结构参数与动态力学性能之间的关系。
2试验方案92试验方案2.1试验材料本文采用微胶囊自修复水泥基试样，主要材料有:冀东水泥P.O.52.5R（GB175-2007）、中国ISO标准砂（GSB08-1337）、蒸馏水、固化剂（MC120D咪唑类潜伏型）、微胶囊（粒径为121.66μm、壁厚为5.43μm、囊芯含量67.70%）。图2-1微胶囊宏观与微观图片Fig.2-1Macroandmicropicturesofmicrocapsules2.2试样制备2.2.1循环荷载试验试样按照配合比将试样制作成直径50mm，高度100mm的试件。其中，微胶囊粒径为121.66μm，水灰比为1:2，水泥和砂子的质量比为1:3，通过换算水泥体积，从而得到微胶囊的掺量，微胶囊的掺量定为0%、5%、10%和15%，这里固化剂的含量为微胶囊掺量的1/2。此次试验分为不同加载频率和不同应变上限下的循环荷载试验，总共制备40组试样，每组由9个试样组成，9个试样中每3个试样对应一种加载频率或者应变上限，如表2-1和表2-2所示。在进行循环荷载试验之前，首先对部分试样进行单轴压缩试验（表1），得到最大抗压强度，其次，再对试样施加一定的预压应力，预压应力分别为最大抗压强度的0%和60%，预压结束以后，再将试样养护0d、3d、7d、14d。养护完成后，循环荷载试验开始。图2-2试样养护图2-3养护完成的试样Fig.2-2MaintenancesampleFig.2-3Samplepreparationcompleted
【参考文献】：
期刊论文
[1]水泥基材料抗压强度与交流阻抗参数的关系研究[J]. 王瑞攀,何富强,戴李宗. 硅酸盐通报. 2019(05)
[2]经受疲劳荷载与冻融循环作用后混凝土动态性能研究[J]. 逯静洲,田立宗,童立强,朱孔峰. 应用基础与工程科学学报. 2018(05)
[3]泡沫混凝土孔结构对抗压强度的影响研究[J]. 戴雨辰,高培伟,林辉,朱玉翔,吴春晓,耿飞,宿静. 新型建筑材料. 2018(03)
[4]动态疲劳荷载作用下路面混凝土力学性能研究[J]. 郭寅川,申爱琴,田丰,周胜波. 中国公路学报. 2017(07)
[5]三轴循环荷载下岩石动态特性参数研究[J]. 黄兴建,付小敏,沈忠,宾婷婷. 中国测试. 2016(07)
[6]不同水灰比、养护条件下混凝土孔结构、抗压强度与分形维数之间的关系[J]. 谢超,王起才,李盛,惠兵. 硅酸盐通报. 2015(12)
[7]微胶囊对水泥自修复复合材料微观结构的影响[J]. 倪卓,邢锋,石开勇,黄战,黄健成,毕诚. 深圳大学学报(理工版). 2015(01)
[8]微胶囊自修复混凝土的实验研究及性能评价[J]. 万健,韩超. 新型建筑材料. 2014(05)
[9]混凝土孔结构与强度关系模型的综述[J]. 丁宁. 低温建筑技术. 2014(04)
[10]甲酸钙对水泥浆体抗压强度、水化及孔结构的影响[J]. 孙道胜,许炜,王爱国,梁晓晨,朱曼丽. 安徽建筑工业学院学报(自然科学版). 2013(06)
博士论文
[1]预应力混凝土梁超载疲劳刚度退化试验研究[D]. 肖赟.北京交通大学 2014
[2]水泥基材料用微胶囊自修复技术与原理的研究[D]. 张鸣.中南大学 2013
硕士论文
[1]微胶囊自修复水泥基材料的强度与孔结构研究[D]. 孙培培.深圳大学 2016
[2]微胶囊自修复水泥基材料渗透性能研究[D]. 赵威.深圳大学 2016
[3]水泥混凝土微胶囊自修复技术研究[D]. 周凤梅.重庆交通大学 2015
[4]微胶囊自修复复合材料断裂力学实验研究[D]. 党旭丹.郑州大学 2005
[5]混凝土孔结构与强度关系理论研究[D]. 郭剑飞.浙江大学 2004
本文编号：3129815
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：119 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
压汞法原理
1绪论7图1-2技术路线Fig.1-2TechnicalRoute1.3.2本文的研究内容从以上评述中可以看出，微胶囊自修复系统对水泥基材料的影响。所以本文将以单轴压缩条件下微胶囊自修复水泥基材料的力学特性为基础，从而展开研究。研究如下:（1）首先进行单轴压缩试验，对单轴压缩条件下试样的变形特性和强度特性进行分析。（2）通过分析试样在不同加载方式条件下的循环荷载试验数据，研究不同加载频率、不同应变上限、不同掺量、不同养护龄期对试样的动态力学参数及其修复特性的影响规律。（3）采用压汞法测得初始状态、预压修复后状态试样的孔结构参数，研究微胶囊掺量、养护龄期、不同加载频率、不同应变上限对水泥基材料孔结构参数的影响，从而进一步来探讨微胶囊自修复水泥基材料的修复特性。（4）最后，建立孔结构参数与阻尼比特性、动弹性模量特性的关系模型，来分析孔结构参数与动态力学性能之间的关系。
2试验方案92试验方案2.1试验材料本文采用微胶囊自修复水泥基试样，主要材料有:冀东水泥P.O.52.5R（GB175-2007）、中国ISO标准砂（GSB08-1337）、蒸馏水、固化剂（MC120D咪唑类潜伏型）、微胶囊（粒径为121.66μm、壁厚为5.43μm、囊芯含量67.70%）。图2-1微胶囊宏观与微观图片Fig.2-1Macroandmicropicturesofmicrocapsules2.2试样制备2.2.1循环荷载试验试样按照配合比将试样制作成直径50mm，高度100mm的试件。其中，微胶囊粒径为121.66μm，水灰比为1:2，水泥和砂子的质量比为1:3，通过换算水泥体积，从而得到微胶囊的掺量，微胶囊的掺量定为0%、5%、10%和15%，这里固化剂的含量为微胶囊掺量的1/2。此次试验分为不同加载频率和不同应变上限下的循环荷载试验，总共制备40组试样，每组由9个试样组成，9个试样中每3个试样对应一种加载频率或者应变上限，如表2-1和表2-2所示。在进行循环荷载试验之前，首先对部分试样进行单轴压缩试验（表1），得到最大抗压强度，其次，再对试样施加一定的预压应力，预压应力分别为最大抗压强度的0%和60%，预压结束以后，再将试样养护0d、3d、7d、14d。养护完成后，循环荷载试验开始。图2-2试样养护图2-3养护完成的试样Fig.2-2MaintenancesampleFig.2-3Samplepreparationcompleted
【参考文献】：
期刊论文
[1]水泥基材料抗压强度与交流阻抗参数的关系研究[J]. 王瑞攀,何富强,戴李宗. 硅酸盐通报. 2019(05)
[2]经受疲劳荷载与冻融循环作用后混凝土动态性能研究[J]. 逯静洲,田立宗,童立强,朱孔峰. 应用基础与工程科学学报. 2018(05)
[3]泡沫混凝土孔结构对抗压强度的影响研究[J]. 戴雨辰,高培伟,林辉,朱玉翔,吴春晓,耿飞,宿静. 新型建筑材料. 2018(03)
[4]动态疲劳荷载作用下路面混凝土力学性能研究[J]. 郭寅川,申爱琴,田丰,周胜波. 中国公路学报. 2017(07)
[5]三轴循环荷载下岩石动态特性参数研究[J]. 黄兴建,付小敏,沈忠,宾婷婷. 中国测试. 2016(07)
[6]不同水灰比、养护条件下混凝土孔结构、抗压强度与分形维数之间的关系[J]. 谢超,王起才,李盛,惠兵. 硅酸盐通报. 2015(12)
[7]微胶囊对水泥自修复复合材料微观结构的影响[J]. 倪卓,邢锋,石开勇,黄战,黄健成,毕诚. 深圳大学学报(理工版). 2015(01)
[8]微胶囊自修复混凝土的实验研究及性能评价[J]. 万健,韩超. 新型建筑材料. 2014(05)
[9]混凝土孔结构与强度关系模型的综述[J]. 丁宁. 低温建筑技术. 2014(04)
[10]甲酸钙对水泥浆体抗压强度、水化及孔结构的影响[J]. 孙道胜,许炜,王爱国,梁晓晨,朱曼丽. 安徽建筑工业学院学报(自然科学版). 2013(06)
博士论文
[1]预应力混凝土梁超载疲劳刚度退化试验研究[D]. 肖赟.北京交通大学 2014
[2]水泥基材料用微胶囊自修复技术与原理的研究[D]. 张鸣.中南大学 2013
硕士论文
[1]微胶囊自修复水泥基材料的强度与孔结构研究[D]. 孙培培.深圳大学 2016
[2]微胶囊自修复水泥基材料渗透性能研究[D]. 赵威.深圳大学 2016
[3]水泥混凝土微胶囊自修复技术研究[D]. 周凤梅.重庆交通大学 2015
[4]微胶囊自修复复合材料断裂力学实验研究[D]. 党旭丹.郑州大学 2005
[5]混凝土孔结构与强度关系理论研究[D]. 郭剑飞.浙江大学 2004
本文编号：3129815
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