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基于混凝土的脆性结构,一些学者模仿动物的骨骼组织结构受创伤后的再生恢复机理,采用修复装置和混凝土材料相复合的方法,对材料损伤破坏具有自修复和再生的功能,恢复甚至提高材料性能的一种新型高新技术。作为一种新型智能材料,自修复混凝土能够自动适应环境,在受到损伤时能够自动愈合。这种高新技术可以解决用传统方法难以解决或不能解决的技术难题,对确保高层建筑、桥梁、核电站等重大土木基础设施的安全和长期的耐久性,以及减轻台风、地震冲击等诸多破坏因素方面有很大的应用潜力。 本文通过研究环氧树脂改性地质聚合物制备具有快硬高强,较高韧性的无机高聚合材料。系统研究常温条件下环氧树脂掺量、碱性激发剂掺量和模数,对所制样品性能的影响。在上述的研究基础上,优选原料配比,选择一定粒径的石蜡作为发泡剂制备中空骨料。将修复剂引入到所制备的中空骨料中,利用碱性激发剂中的Si-OH与活性硅铝质原料无机聚合表面包覆,然后再进行表面裹灰(粉煤灰)处理,利用碱性激发剂中的Si-OH与附在骨料表面的修复剂有机-无机交联聚合设计制备自修复型功能骨料。将已制备好的自修复功能骨料内置于混凝土中,制备成自修复混凝土,研究自修复功能骨料对混凝土裂缝愈合性能的影响,探讨了修复剂修复混凝土的机理。得出以下研究结论: (1)环氧树脂对地质聚合物性能有一定影响。当环氧树脂掺量为3%时,环氧树脂能够充分的封闭基体的孔隙,降低孔隙率,从而提高基体的抗压强度和弹性模量。由于环氧树脂能够吸附水分,减缓水分的蒸发,为基体后期水化反应提供充足的水分,使其反应更充分。碱激发剂模数从M=1.0到M=1.2,溶液中低聚硅氧四面体基团逐渐增加,使基体反应更充分。过量的碱激发剂不但不能提高基体的性能,还会起到负面影响。因此当碱激发剂掺量为12%,模数为1.2时。基体性能最好。 (2)自修复功能骨料各项物理性能为:表观密度Dg-1.34×103kg/m3,Xg-1.49×103kg/m3;堆积密度Dg-0.69×103kg/m3,Xg-0.85×103kg/m3;孔隙率Dg-28%,Xg-20%。骨料在水中和高温下具有一定的稳定性。自修复功能骨料的力学性能为:抗压强Dg-10.9MPa,Xg-20.6MPa;弹性模量Dg-0.65GPa,Xg-0.83GPa。 (3)混凝土在压力的作用下产生裂纹时,骨料也随之开裂,释放修复剂修复裂纹。环氧树脂作为修复剂不但能够修复裂纹,而且使得混凝土在二次抗压时已修复的裂纹不会再开裂,而是有新的裂纹产生。混凝土开裂后,在修复剂的作用下裂纹愈合,其超声波检测结果如下,A、B、C、D、E和F波速平均值恢复率为55.1%、70.8%、82.6%、79.4%、78.5%和80.7%,幅度平均值恢复率为90%、92%、94.4%、92.6%、98%和95.4%。 (4)混凝土开裂后修复一段时间,其抗压强度在修复剂的作用下得到了一定的恢复,A、B、C、D、E和F组的恢复率为:47.5%、82.6%、88.8%、94%、78.4%和77.8%。由于 Xg骨料的表观密度大于 Dg骨料,因此相同体积的情况下,Xg骨料的个数较多,在混凝土内部分布更均匀,且 Xg骨料的力学性能较好,因此内置Xg骨料的自修复混凝土的力学性能更好。