自修复混凝土的应用研究

-136-科学技术创新2019.06自修复混凝土的应用研究季德垒孙胜男姚龙娇(聊城大学建筑工程学院，山东聊城252059)摘 要：混凝土已有100多年的历史，其具有抗拉强度高，耐久性好,成本低等特点，被广泛应用于各种建筑。但混凝土结构的 开裂是影响其力学性能和耐久性最主要的原因，也影响着混凝土结构的安全性。因此就出现了自修复混凝土，自修复混凝土是模

仿动物骨组织结构受创后再生并恢复机理的一种新型复合材料。主要阐述自修复混凝土研究的意义、回顾自修复混凝土的发展

背景及国内外研究现状、主要的研究内容，通过分析，展望未来自修复混凝土发展的趋势和其应用的前景。关键词：混凝土；损伤；自修复；形状记忆合金;玻璃纤维中图分类号:TU528 文献标识码：A 文章编号:2096-4390( 2019 )06-0136-02混凝土的使用量逐年增加，在将来仍然会是现代建筑不可缺 以达到修复后的材料各项性能保持正常甚至高于先前材料性能

少的建筑材料，其已逐渐向着高强，高性能多功能和智能化方向 的目的％发展，结构也逐渐向着大型化和复杂化发展。但由于混凝土是一

1.2自修复混凝土的研究意义在开始研究自修复混凝土前，事后维修或定时维修是混凝土

种脆性材料，且孔洞比较多,在其使用过程中易受到环境等因素

的影响，产生裂纹或局部的损伤，影响到混凝土构件的抗压或抗 修复工作的两种主要形式,主要方法为表面涂抹砂浆，表面涂抹

拉等强度，从而影响结构的正常使用，甚至威胁结构的稳定性。研 环氧胶泥、水泥灌浆、化学灌浆，钢筋加固和预应力加固等，但是

究自修复混凝土的目的是为了解决这些技术问题。这些修复方法相对被动，已经不能满足现代化的要求。而研究自 修复混凝土恰能解决这一问题，通过模仿生物的再生与恢复机理 功能,能对开裂部位进行自感知、自修复，最终提高混凝土的耐久

1自修复混凝土的原理及研究意义1.1自修复混凝土的原理自修复的概念离我们并不遥远，生物的一大特性就是自修 性和服役寿命。自修复混凝土可以进行自主修复,能够很大程度

复,修复需要物质和能量的双重补给，物质起填补作用,而能量为 上解决混凝土易被破坏的问题，可以节约大量人力物力财力，并 物质填补提供动力，同时生物修复自身损伤的过程还需要生长活 保证甚至增加混凝土的使用寿命。性因子的作用。自修复混凝土模仿生物机体损伤中的骨组织损伤

2自修复混凝土研究现状再生机理，采用内含修复性胶粘剂的纤维与混凝土相结合的措 施，当混凝土出现裂纹或其他损伤时，胶粘剂可以对其进行修复,

2.1发展背景作为材料学研究的一部分,智能混凝土的研究早(转下页)3.2 0咒弯曲蠕变试验中应力水平建议取定为破坏荷载的 他未知的试验因素所导致;b.沥青相同的不同级配的混合料的

蠕变速率排序也存在基本规律。老化后沥青混合料:相同级配 10%,即 O.lefo不同沥青的混合料蠕变速率排序杂乱无章，无明显规律。这可 3.3在蠕变试验中沥青混合料蠕变存在三个阶段，根据这三

能是加载应力水平不同造成的差异，试验表明蠕变速率随着应 个阶段的变化建立一个可以描述这三个阶段的蠕变损伤模型，

力水平的增加而增加很快，当应力水平很小时，相应的蠕变速 直观分析低温下沥青混合料的蠕变至开裂破坏。率也很小。结果表明老化后的不同沥青混合料之间的应力水平 差异有所减小，有可能是试验中其他因素所造成的影响。3.4当温度下降时，沥青混合料的粘弹性性质发生变化，变

形由粘性变为几乎完全弹性，导致沥青混合料在低温条件下抗

上述实验均将蠕变速率作为判断沥青混合料低温抗裂性能 裂能力大大降低。可考虑采用Burgers模型建立温度与粘弹性 的指标，可知沥青混合料的蠕变存在3个阶段，分别为迁移阶 的关系模型，分析沥青混合料在温度降低过程中的粘弹性变化, 段、稳定阶段和破坏阶段。进一步研究引起粘弹性变化的低温范围以及由此引起的混合

参考文献有学者在0七弯曲蠕变试验中对得到的沥青混合料的弯曲 料抗裂能力的变化。应变能密度进行分析，发现若混合料沥青用量较大，其弯曲应

变能密度也相对较大,这同样说明适当提高油石比有利于提高 ［1］ 张肖宁.沥青混合料低温抗裂性能评价方法的研究［JL中国公

沥青混合料的低温性能。但是无论是弯曲应变能密度或蠕变速 路学报,1993,6(1):3-9.率&，都只能用来判断沥青混合料的低温抗裂性能的好坏，无法 ［2］ 张宏.沥青混合料低温抗裂性能评价方法［J］.长安大学学报：自

预估沥青混合料对于低温条件的极限承受能力，因此提出了另 然科学版,2002,22(4) ：5-8,一参数S\来表示应变能密度、极限拉应变环、抗弯拉强度R”三 ［3］ 郝培文.沥青混合料低温抗裂性能评价指标［耳西安公路交通 者之间的关系。该参数能够描述弯曲蠕变试验中的应力-应变 大学学报,2000,20(3):1-5.曲线,结合弯曲应变能密度，既能反映混合料的低温优劣性.还 ［4］ 李晓娟.基于抗裂性能的沥青混合料低温弯曲蠕变试验［J］.广 能预估混合料承受更低的温度的能力。西大学学报:自然科学版,2011,36(1):142-159.3结论料的低温性能的更佳选择。［5］ 范永鹏.应力水平对沥青混合料动态性能影响的试验研究［J］

3.1经试验表明，在0P条件下的弯曲蠕变试验是评价混合 工程与试验,2012,52(4):24-26.