混凝土裂缝自愈合的研究与进展

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1、综述混凝土裂缝自愈合的研究与进展Studyandprogressofcrackself-healingofconcrete杨卉（南华大学城市建设学院，湖南衡阳421001）摘要：所谓自愈合是指当混凝土结构开裂其本身会自动修复裂缝。本文介绍了混凝土裂缝自愈合的相关研究，包括对混凝土天然愈合能力的研究，仿生自愈合的研究及在水泥基中掺入特殊材料实现自愈合的研究。然后进行了总结分析并对这一领域的研究进行了展望。关键词：自愈合；天然愈合能力；仿生自愈合；水泥基Abstact：Self-healingofconcret

2、emeansconcretewillrepairitselfoncetheconcretestructurecracking.Thispaperwillshowyoustudiesrelatedtocrackself-healingofconcrete,includingstudiesofconcrete’snaturalrepairingability,studiesofbionicself-healingconcreteandstudiesofself-healingbyaddspecialmateri

3、alintocement.Thensummarizedandanalyzedthem,researchinthisfieldwereprospected.Keywords：self-healing；naturalrepairingability；bionicself-healing；cement中图分类号：TU528文献标识码：B文章编号：1003-8965（2011)01-0066-051引言到愈合裂缝的目的，目前投入使用的是一些防水水泥。更有学者研究了在水泥基中掺入耐碱微生混凝土结构失效的主要原因是微裂

4、缝的扩展，物对水泥基试件愈合性能的影响。所以及时对扩展裂缝进行修复就可以很好地减缓自愈合混凝土有其研究的价值与意义，但是失效。但若采用人工修复技术不仅延误了最佳修实现难度很大。国内外部分学者进行了大量实验复时间，并且耗费人力财力。如果混凝土能在产研究，已经初步形成了几种可行的研究方法，对生裂缝后立刻做出反应自行愈合，那么结构修复混凝土材料的革命性变化产生了积极的推动作用。的经济性和有效性就会大大提高。本文将介绍国内外关于混凝土自愈合的研究情况，[1]1925年学者Abrams第一个发现了混凝土并进行简要的总

5、结与分析。的自行愈合现象，开裂试件在户外放置8a后愈合了裂缝，并提高了抗压强度。这一发现使通过混2国内外研究情况凝土自愈合而修复结构变得可行。因此，一些学者开始进行混凝土裂缝自愈合的研究。2.1混凝土本身的愈合能力随着国内外学者在这方面的进一步研究显示在混凝土裂缝自愈合研究的初期阶段，主要依靠混凝土本身的愈合能力不能达到理想的修复是基于混凝土本身潜在的愈合能力的研究，实际效果。于是人们开始寻求其他的方法来实现混凝体现在对于其机理和愈合效果的研究。[2]土自己愈合裂缝的目的。比如目前研究较多的仿J.Stefa

6、n（1995）将混凝土试件冻融破坏后，生自愈合技术。放置水中2～3个月后混凝土几乎能全部恢复损基于混凝土自身的愈合机理，也有采用催化失的共振频率，并且裂缝中有钙矾石晶体和氢氧结晶涂料的自愈合方法，这种方法是通过催化混化钙晶体。凝土中游离的钙离子和未水化的水泥发生反应达此实验是在有水环境中且产生了水泥水化产66综述物，这说明混凝土自愈合可能的形成原因是混凝实现材料智能化是未来的研究趋势，研究者土中未水化完全的水泥再次水化。的目光开始转向这一领域，因此有学者开始研究国内也有学者做了这方面的实验和研究，并模仿生物

7、的愈合现象来愈合材料的研究，而这种[3]更进一步得到确切结论。程东辉、潘洪涛对混材料就被称为仿生自愈合材料。其中仿生自愈合凝土的这种自愈合现象的机理进行了研究，得出混凝土的研究思路大致分为三类：纤维管+胶粘了其愈合的四方面原因，其中水泥浆体水化就是剂；胶囊+胶粘剂；形状记忆合金。主要原因。且对于3mm左右的裂缝，当其暴露2.2.1纤维管+胶黏剂于水环境大于600小时，裂缝可以完全愈合。在仿生自愈合混凝土的初期研究中，一般的但是可愈合的裂缝宽度在不同的情况下是否思路是模仿动物受伤后流出血液进行愈合，于是会改变

8、该研究并未进行探索。于是又有学者在这主要的模型是在纤维管中注入高强度的胶粘剂。[8]方面展开了研究。美国CarolynDry在1990年发表的文章中[4]姚武、钟慧的研究发现混凝土的自愈合能提出了一种混凝土裂缝自愈合的方法，即通过预力存在一个损伤阈值，损伤小于损伤阈值时随损埋含有胶粘剂的纤维，用加热的方式启动修复。伤的增大，自愈合率也增大；损伤大于损伤阈值可以说这是仿生自愈合混凝土研究的开始。[9]则随损伤的增大