技术创新

混凝土微裂纹自修复能力试验设计

日期：2014-12-8 13:52:18　来源：互联网　浏览数：
　

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现在的自修复混凝土主要是在混凝土中添加纤维管或者微胶囊。这些添加修复材料有很大的局限性，不能很好的应用到实际生产中。文章研究的重点是把修复液直接加入混凝土中，同时掺入部分矿物质,使修复液能自然形成微胶囊。当混凝土出现裂纹的时候，气泡破裂,修复液流出，与混凝土中的矿物质来共同修补微裂纹[1]。这样可以很好地解决胶囊的生产与分布不均的难题。
    1 ·技术路线
    本试验使用水泥砂浆试件，对混凝土的自修复进行初探。首先对修复液进行选择与处理，把处理好的修复液使用不同的添加工艺加入试件中，通过测试试件的修复能力，选择最佳的添加工艺。然后在试件中掺入矿物质,测定矿物质对混凝土的影响。在矿物最佳掺加量条件下，加入修复液，测其强度恢复率。
    2· 修复液的添加方案
    2.1 修复液预处理
    本试验的修复液为环氧树脂E51 与固化剂T31。环氧树脂E51 与固化剂T31 稠度比较大，往混凝土中添加的时候有很大的难度，所以需要对环氧树脂与固化剂进行处理。对环氧树脂可以进行乳化或者稀释，对固化剂进行稀释。
    2.1.1 环氧树脂的乳化
    对环氧树脂E51 乳化时，使用十二烷基苯磺酸钠为乳化剂，乳化剂为环氧树脂的5%，在三口瓶中高速搅拌2 h，搅拌速度为500 r/min，往环氧树脂中逐渐滴加蒸馏水，使环氧树脂为水包油形式[2]。
    2.1.2 环氧树脂与固化剂的稀释
    稀释剂可以选用丙酮、二甲基甲苯、无水乙醇等稀释剂。但是丙酮、二甲基甲苯等其他有机稀释剂都有一定的毒性，对环境有一定的影响，不能应用于实际生产中。本试验选用无水乙醇为稀释剂。稀释剂的用量为15%。
    2.2 修复液添加工艺
    本试验的重点在于，修复液在砂浆试件中能够自动形成胶囊。这对修复液与矿物质的添加顺序有一定的要求。本试验使用了三种添加工艺:
    1）环氧树脂被放在烧杯中，使用搅拌器搅拌环氧树脂稀释液，同时不断加入膨润土，然后加入一部分水泥,搅拌一段时间后再加入少量的水，混合均匀。将搅拌均匀的物质倒入砂浆搅拌锅中，进行搅拌，加入剩余的水泥,手动搅拌20 s 后。后加入固化剂。再手动高速搅拌20 s，然后转换为自动搅拌。根据水泥砂浆试验规范进行搅拌，添加砂子，成型试件[3]。
    2）环氧树脂存放在烧杯中，在环氧树脂中加入一部分水，使用电动搅拌器高速搅拌，然后加入膨润土，最后加入水泥。搅拌均匀以后，从烧杯中倒入搅拌锅中，加入剩下的膨润土与水泥，使用手动搅拌，搅拌均匀以后加入固化剂，高速搅拌20 s。然后使用自动搅拌，成型试件。
    3）在环氧树脂中先加入膨润土，然后加水，最后加入水泥。试件成型方法和前两种相同。
    试验中，每种工艺成型六组试件，试件大小为40 mm×40 mm×160 mm 的三连模，其中两组养护7d 以后做抗折试验，得出抗折强度平均值。剩下的四组试件中，两组预压平均值的70%，使内部产生微裂纹。另外两组作对比试验，四组试件在同样的条件下养护6 d，测其修复率。以修复率来确定最好的成型工艺。
    强度恢复率计算公式如下:

    式中:W 为强度恢复率;
    P1为7 d 抗折强度的平均值;
    P2为未预压试件养护6 d 以后的抗折强度平均值;
    P3为预压试件养护6 d 以后的抗折强度平均值。
    3· 矿物掺合料的掺配方案
    3.1 膨润土的掺配方案
    膨润土的添加使用外掺法。掺量分别为水泥的0%、1%、3%、5%、7%、9%。膨润土的含水量为6.5%,砂的含水量为0.1% ,减水剂减水率为20.4%。按《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTGE30-2005，成型12 组的试件，在养护室中分别养护3 d、7 d，测其抗折强度，得出膨润土最佳掺量。
    3.2 硅粉的掺配方案
    硅粉使用外掺法，硅粉掺量为水泥的0%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%。砂的含水量为0.1% ，减水剂减水率为20.4%，膨润土为试验中得出的最佳掺量，膨润土含水量为6.5%。
    根据《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG E30-2005,成型18 组40 mm×40 mm×160 mm的试件，在养护室中分别养护7 d、28 d，测其抗折强度，得出硅粉的最佳掺量[4]。
    3.3 生石灰的掺配方案
    生石灰用外掺法, 生石灰掺量为水泥质量的0%、1%、2%、3%、4%。
    砂的含水量为0.1%, 减水剂减水率为20.4%,膨润土为3.1 得出的最佳掺量,硅粉为3.2 中得出的最佳掺量。其中膨润土的含水量为6.5%。
    根据《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG E30-2005, 成型10 组40 mm×40 mm×160 mm的试件，在养护室中分别养护7 d、28 d，测其抗折强度，得到生石灰的最佳掺量。