多组分复合自修复材料的优化与其性能研究

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1、密级：公开工学硕士学位论文多组分复合自修复材料的优化与其性能研究StudyonOptimizationandPerformanceofMulticomponentCompositeSelf-healingMaterials培养单位：材料科学与工程学院专业领域：材料学学生姓名：孙志慧指导教师：任书霞副教授二○一八年五月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究

2、所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要混凝土裂缝的自修复技术是国内外学者提出的修补混凝土裂缝的新方法。该项技术是通过混凝土自身释放或生成新的物质对其内部微

3、裂缝进行主动、自行修复。目前，混凝土裂缝自修复技术主要有形状记忆合金、聚合物固化、微生物、渗透结晶自修复等方法。这些方法虽在一定程度上可主动修复裂缝，但应用到实际中还存在着诸多问题。基于上述分析，本论文依据缓释膨胀、内养护、渗透结晶理论，选取钙盐组分、SAP(高分子吸水树脂)内养护组分、有机酸盐和母料等组分，研究这些组分对胶砂试件中微裂缝的修复效果，确定了各组分的最佳掺量。并通过X-射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)测试结果分析，对裂缝修复的微观机理进行了初步的探讨。将优选的各组分进行复配，研究复合自修复材料对混凝土裂缝自修复和抗裂性的影响。所得结论主要如下：(1)以硬质

4、酸钠为包覆材料，钙盐组分为修复组分，采用超声性能、裂缝宽度以及裂缝深度等测试方法，对比研究了包覆和未包覆钙盐组分对水泥胶砂试件微裂缝的自修复效果。相对比空白试件而言，包覆和未包覆钙盐组分的掺入均能提高后期裂缝(28d预制裂缝)的自修复能力，包覆钙盐组分的修复效果明显优于未包覆钙盐组分，且当修复组分掺量为6%时，包覆钙盐组分的裂缝修复效果最佳。此外，研究发现水中养护较干湿循环养护更有利于裂缝的自修复。(2)以SAP为内养护组分，钙盐组分为修复组分，采用超声性能、裂缝宽度以及裂缝深度等测试方法，对比研究了SAP和钙盐组分(包覆和未包覆)复掺对水泥胶砂试件裂缝的自修复效果。相对比空白试件

5、而言，SAP和钙盐组分(包覆和未包覆)复掺可大幅度提高后期裂缝(28d预制裂缝)的自修复能力，SAP和包覆钙盐组分复掺的修复效果明显优于SAP和未包覆钙盐组分复掺，且当SAP为0.1%，包覆钙盐组分的掺量为6%时，裂缝修复效果最佳。(3)以有机酸盐(葡萄糖酸钠/柠檬酸钠复合物)和母料(FM-SN水泥基渗透结晶型防水材料)为渗透结晶材料，采用超声性能、裂缝宽度以及裂缝深度等测试方法，对比研究了单掺这些组分对水泥胶砂试件裂缝自修复效果的影响。相对比空白试件而言，有机酸盐和母料的掺入均能提高后期裂缝(28d预制裂缝)的自修复能力，有机酸盐的修复效果明显优于母料，此时有机酸盐组分的掺量为0

6、.1%。此外，研究发现水中养护较干湿循环养护更有利于裂缝的自修复。(4)复配了包覆钙盐-SAP-有机酸盐、包覆钙盐-SAP-母料两组复合自修复材料，采用抗压强度、抗压强度恢复率、超声性能、裂缝宽度、混凝土早期抗裂等测试方法研究其对混凝土裂缝自修复和抗裂性的影响。相对比空白试件而言，上述两种复合自修复材料的掺入，不仅在一定程度上提高了混凝土的抗压强度，有效提高了后期裂缝(28d预制裂缝)的自修复能力，而且增强了混凝土的早期抗裂性，其中前者对混凝土裂缝的修复效果更优，早期抗裂性更好。关键词：裂缝自修复；水泥基复合材料；硬脂酸钠；SAP；有机酸盐；AbstractTheconcretec

7、rackself-healingtechnologyisanewmethodofrepairingcracksinconcreteproposedbyscholarsathomeandabroad.Thetechniqueistoinitiateandrepairmicrocracksinconcreteitselfbyreleasingorgeneratingnewmaterials.Atpresent,thetechnologyofconcretefracture