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《武汉理工大学》 2005年
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化学转换型裂缝自修复材料及其对混凝土耐久性的影响研究

王桂明  
【摘要】:混凝土耐久性是国际工程界的重要研究课题。大量研究表明:渗透性是影响水 泥混凝土耐久性能的最关键因素,它与混凝土耐久性之间存在着极其密切的关系。 因此,改善和增强水泥混凝土的抗渗性能,并使其具有优良的裂缝自修复能力是提 高混凝土耐久性的重要途径,对于提高混凝土的耐久性具有重要的意义。本文在对 裂缝自修复作用机理的分析研究基础上,制备了一种裂缝自修复材料,对该材料的 自修复功能和作用机理进行了研究与表征,并系统地研究了该材料对混凝土耐久性 的影响。主要研究结论如下: 1.在查阅与分析了大量国内外文献资料的基础上,提出了化学转换自修复反应 思想,以此为理论依据,制备出了化学转换型水泥混凝土裂缝自修复材料—CCSM。 2.研究表明CCSM可显著提高水泥基材料(砂浆、混凝土)的抗渗性能和抗压 强度。砂浆试件的一次抗渗压力由0.4MPa提高到1.4MPa以上,二次抗渗压力由 O.1MPa提高到1.2MPa以上,抗压强度则由20.4lMPa提高到23.54MPa。 3.CCSM涂层试件的二次和多次抗渗性能的研究表明,CCSM可显著提高混凝 土的抗渗自修复能力;对去涂层试件抗渗性能进一步研究证明CCSM主要是通过活 性化学物质扩散渗透到混凝土内部,借助化学转换作用来提高混凝土的抗渗性,并 赋予混凝土自修复功能。 4.XRD衍射、压汞试验、SEM显微分析和化学分析研究表明,CCSM内含的 活性化学物质在水泥基材料中具有扩散渗透性,能在较短的时间内扩散到水泥基材 料的内部,并通过化学转换反应促使试件内部的未水化水泥等活性胶凝物质与游离 钙离子在孔隙和裂缝中生成不溶性的硅酸钙等结晶体,堵塞内部孔隙,封闭毛细孔 通道,显著降低试件的孔隙率(由36.4%降低到14.8%),并使试件内部的有害孔(孔 径为100~200nm)和多害孔(孔径大于200nm)明显减少,从而可阻止水与侵蚀性 介质向内部的扩散。而CCSM的活性化合物在化学转换反应中并不消耗,可反复参 与反应,从而可赋予水泥基材料持久的裂缝自修复功能。 5.对影响CCSM自修复作用的相关因素的研究表明,水泥基材料中应有一定量 的水泥含量(10%以上),才能使CCSM化学转换反应充分进行,从而有效提高混凝 土的裂缝自修复作用;延长养护时间、增大环境湿度均有利于CCSM化学转换作用 的发挥。 6.研究发现CCSM可明显提高混凝土耐化学侵蚀和抗冻融破坏能力。CCSM处 理试件在盐酸和氢氧化钠溶液中浸泡3个月后的抗压强度明显提高(增长率超过28 %),在硫酸钾溶液中略为降低(小于10%),抗渗压力均由1.4MPa提高到1.5MPa
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