水泥基材料裂缝自主愈合研究进展_吕忠_陈惠苏

工程水泥基复合材料自愈合过程与产物

ｄｆａｔｎ及ＦＩｆｕｉｒｎｆｒｆａｅｐｃｒｓｏｙｉｒｃｉ）ｆｏＴＲ（ｏｒｒｔａｓｏｍｉｒｒｄｓｅｔｃｐ）ｅｎｏ
ｇｌａｄａＯ３ｒｓａｓａｅｈｉｅｓｎｆｒｈｅｆｅｎＣＣｃｙｔｌｒｔｅｍａｎｒａｏｓｏｔｅｓｌ－ｈａｉｇｐｅｏｎ． — — ｉｈｉｅｆｈａｉｇｐｏｕｔｆｒｅｌｈｎｍｅａＣＳＨｓｔｅｍａｎｓｌｅｌｒｄｃｏｎ — ｎ
等先进研究手段，工程水泥基复合材料（Ｃ）缝自愈合对ＥＣ裂产物的化学特性进行了分析．结果表明，系中水泥基材料体
的进一步水化及ＣＳＨ凝胶和ＣＣ３ —— ａＯ晶体的生成是裂缝自愈合的主要原因．宽度１ｍ裂缝的自愈合产物主要为ＣＳ５ —
ｃａｋｗｉｔｓｏ５“ ，ｎ — －ａｄＣＣａｅｔｅｍａｎｓｌｒｃｄｈｆ１ｍａｄＣＳＨｎａｒｈｉｅｆ－
ｈａｉｇｐｏｕｔｆｒｒｃｗｉｔｓｆ０ｍ．Ｓｌｈａｉｇｅｌｒｄｃｓｏｃａｋｎｄｈｏ３ｕｅｆｅｌ－ｎｐｏｕｔｏｌｎ’ ｉｎｔｅｃａｋｗｉｔｓｏ０ｔｗｉｉｒｄｃｓｃｕｄｔｆｌｉｈｒｃｄｈｆ５Ｌｌｍｔｎｈｏｓｒａｉｎｐｒｏ．ｈｃｏｌｖｌｃａｋｅｏ３ＬｉｂｅｖｔｅｉｄＡｔｔｅｍｉｒ —ｅｅ，ｒｃｓｂｌｗ０ｔｏｍｎ

自愈合混凝土

国外也有学者进行了在水泥基中掺入微生物已达到自愈合目的的研究： • Navarro 等研究微生物修复已发生老化的石灰石装饰表面裂缝的功效。继而，Bang 等研究微生物修复水泥基材料表面裂缝的功效，他采用巴氏芽孢杆菌和两种经过细胞重组的大肠杆菌，进行对比实验，发现尿素酶在微生物结晶过程中起到至关重要的作用。其对微生物形成的矿物沉积进行扫描电镜分析和 X 射线衍射分析的结果表明矿物沉积的成份是方解石。 • Jonker 等人采用好氧的嗜碱芽孢杆菌掺入到水泥净浆和水泥胶砂中做成试件，将试件在培养基中进行培养，结果表明掺了该细菌的试件表面出现大量晶体，且力学性能大大提高。
内置液芯胶囊法
• 美国伊利诺伊斯大学的Carolyn Dry和日本东北大学三桥博三教授为首的日本学者将内含粘结剂的空心胶囊或玻璃纤维掺入混凝土材料中,一旦混凝土在外力作用下发生开裂,部分胶囊或空心纤维破裂,粘结液流出深入裂缝,粘结液可使混凝土裂缝重新愈合。 • 如图1所示,a:内含修补剂的胶囊被事先埋藏于混凝土内; b:裂缝的发生使胶囊破裂,修补剂流出; c:流出的修补剂修复了裂缝。
内掺有机化合物法
• 在硅酸盐水泥中掺入特殊有机化合物,并搅拌均匀,生成所谓“生物水泥“。其中一种有机化合物按要求使用时会形成一种含盐度比普通地下水大得多的溶液,该液体携带化合物深入到水泥基材料中,即开始了渗透过程,这种过程可以顺水压也可逆水压发生。另一种常用的有机化合物是不含固化剂的环氧树脂,在碱性和含OH-的环境下,环氧树脂具有缓慢硬化的特征,未硬化的环氧树脂被已硬化的包住, 而形成自封的微胶囊,一旦有裂纹,微胶囊易破裂,流出,从而将开裂的混凝土粘结在一起。其机理如图4。
图4 水泥基材料的损伤自愈合示意图

油田固井水泥自修复技术研究进展

鉴。
关键词；油田固井；水泥环；微裂缝；自修复技术中图分类号：ＴＥ２５６文献标识码：Ａ文章编号：１００６－７９８１（２Ｏ１３）１６ —００７６一Ｏ４
固井作业后，受测井、生产、射孔等过程中温度、压力因素大幅度变化的影响，水泥环完整性不可结垢量；高温高压（７０ ℃）实验时间ｌ５天采用滴定法测定Ｃａ浓度以确定碳酸钙结垢量。用（高精度）天平测出结垢总量从而得出硫酸钡（锶）的量。实验结果如表４。
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内蒙古石油化工
２０１３年第１６期
油田固井水泥自修复技术研究进展
张浩，符军放，项先忠，赵琥，唐洁，陈凡斌
（１．中海油田服务股份有限公司油田化学事业部油田化学研究院，河北燕郊６５２０１；２．新疆油田公司采油一厂油田地质研究所，新疆克拉玛依８３４０００）
热点，具体是指在水泥基体中预先埋人对周围环境具有响应的材料（修复剂），在外部或内部条件的作用下，自行释放或生成新的物质自行封闭、愈合其微
表４不同混合比注采水结垢种类和结垢量实验
避免的受到破坏，在其内部及胶结表面上产生微间
隙及微裂缝，从而形成地层流体的窜流通道，带来气

超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工程应用

最受关注的一部分。
１超高韧性水泥基复合材料概念水泥复合材料是现代化社会发展中主要的建筑原材料之一，是基于可持续发展思想观念下形成的一套施工新技术，它的应本身具备着高强化、高性能、高耐久性的重大优势，同时也是整个水泥混凝土发展的主导性方向。在目前的工程施工建设中，传统的水泥基复合材料也就是水泥混凝土材料的应用日趋广泛，它已成为最为典型的脆性材料，是实现建筑结构高耐久性、改善建筑结构脆性、提高建筑结构韧性必须要重视的问题，而材
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超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工程应用
吴东真
（润建通信股份有限公司）摘要：超高韧性水泥基复合材料因为其本身具备着重量轻、韧性好、强度高、裂缝控制性好的优势得到了ｒ泛的应用，已经成为各类工程项｝１巾采
因：两者的压应变能力均大于混凝土（约为０．２％一０．３％），都在０．５％左右，
ＰＶＡ— ＥＣＣ试件在经过峰值荷载后，承载能力以相对混凝土缓慢得多的速率持续下降，而ＰＥ— ＥＣＣ试件在到达峰值荷载后承载能力首先以很快的速率下降至峰值的５０％左右，而后下降的速度与前者相近。
裂缝以” 自相似” 模式稳态开裂模式）扩展，在裂缝扩展过程中，裂缝尖端的应力场和变形场保持不变，直至裂缝贯通整个截面；当第条裂缝出现后，对应试件的承载能力经历瞬间下降后马卜恢复，裂缝宽度很快稳定在 ‘ 个很细的水平上（和第一条裂缝的宽度大体相同），如此重复多次，试件最终呈现大体均匀分布的多条细密裂缝，每条裂缝的宽度大体接近，此时裂

基于水泥水化的混凝土自愈合的影响因素与影响机理论文

基于水泥水化的混凝土自愈合的影响因素与影响机理摘要：脆性大是混凝土材料的固有缺陷，裂缝是混凝土结构普遍存在的问题之一。

混凝土拥有一定的裂缝自愈合的能力，在有水的环境下，一定宽度内的裂缝可以自行修复。

混凝土的自愈合能力受到外部环境（湿度、温度等），裂缝宽度，胶凝材料的掺量和细度，水灰比，砂率，裂缝出现时间和养护时间等因素的影响。

研究基于水泥水化的混凝土自愈合的影响因素与影响机理有助于功能性自愈合混凝土的研究。

Abstract：The brittleness is the inherent defect of concrete material, and crack is one of the problems in the concrete structure. Concrete has self-healing ability, in the water environment, a certain width of the crack can be repaired by itself.Concrete self-healing ability is affected by the external environment (temperature, humidity, etc.), crack width, fineness and content of cementitious material, water cement ratio, sand rate cracks time and curing time and other factors.The research on the influence factor and the influence mechanism of cement hydration based concrete self healing is helpful to the research of the functional self-healing concrete.关键词:混凝土；自愈合；水泥水化Keywords:concrete; self-healing; hydration of cement1.混凝土自愈合的定义和机理1.1混凝土自愈合混凝土自愈合，指在不通过任何外界干预的条件下混凝土自身对裂缝的修复能力。

水泥混凝土中的自愈合技术研究

水泥混凝土中的自愈合技术研究第一章引言水泥混凝土自愈合技术是指在混凝土的裂缝或缺损处通过特殊手段，使得原本不连续的混凝土重新连结起来，使得混凝土的耐久性和力学性能得到提高。

自愈合技术的提出，在解决混凝土结构裂缝、渗漏、损伤等问题上有着独特的优势，在重要混凝土结构的应用中尤为重要。

第二章水泥混凝土的裂缝形成机理混凝土结构的裂缝主要有以下三种情况：1. 负载裂缝：由于负载导致混凝土承受过大的应力，从而导致混凝土内部出现裂缝；2. 干缩裂缝：混凝土内部水分的蒸发会导致材料体积的变化，从而导致混凝土内部出现干缩裂缝；3. 热胀裂缝：混凝土的温度变化也会导致混凝土出现裂缝。

第三章水泥混凝土自愈合技术的实现方法1. 微生物自愈合技术：通过将特殊微生物技术引入到混凝土结构中，使得微生物能够在裂缝处生长繁殖，形成硅酸盐结晶质，从而填补混凝土裂缝；2. 化学自愈合技术：通过特殊化学材料的应用，使得特殊材料能够填充在混凝土裂缝处，从而实现自愈合；3. 高分子自愈合技术：通过特殊高分子材料的应用，使得特殊高分子材料能够在混凝土裂缝处形成胶状物质，从而填补混凝土裂缝。

第四章水泥混凝土自愈合技术的应用1. 桥梁结构自愈合：桥梁结构作为国家基础建设的重要组成部分，其安全性和耐久性具有极高的要求。

在桥梁结构中，自愈合技术被广泛应用，能够使得桥梁结构的裂缝得到有效补充，从而提高结构的安全性；2. 水利工程自愈合：水利工程结构常年处于受水冲击、高温等恶劣环境，出现裂缝和漏水是不可避免的。

在水利工程中应用自愈合技术，能够有效解决管道、水闸等地方的裂缝和渗漏问题，从而提升水利工程的安全性和运行效率；3. 堤坝工程自愈合：在堤坝工程中，混凝土结构的安全性和稳定性具有极高的要求。

应用自愈合技术，能够有效解决堤坝工程中出现的裂缝和渗漏问题，提升堤坝工程的安全性和稳定性。

第五章水泥混凝土自愈合技术的未来发展方向1. 自愈合材料的研究：目前自愈合技术中主要应用化学和高分子材料，自愈合材料的研究将会十分重要，未来可能会有更多的材料应用到自愈合技术中；2. 自愈合技术的集成应用：随着信息技术的发展和智能化水平的提高，未来自愈合技术将会和其他技术进行集成应用，使得自愈合技术更加高效智能；3. 可持续发展：在未来的应用中，自愈合技术也需要考虑可持续发展的重要性，如何减少材料浪费和应用固体废弃物等，是未来自愈合技术需要重点考虑的方向。

基于接触电阻的水泥基材料裂缝自修复效果定量表征方法

( 质量分数,下同) ,拉伸强度 3 800 MPa,堆积密度 0. 4 g / cm3 ,电阻率 1. 0 ~ 1. 6 Ω · cm; 碳纳米管直径
10 ~ 15 nm,长度 40 ~ 50 μm,碳纯度 95. 6% ,堆积密度 0. 22 g / cm3 ,电阻率 0. 006 ~ 0. 008 Ω·cm;炭黑平均
related to the accumulation of repair products on the crack surface, and is not affected by the spatial distribution of the
products. The conclusions provide a reference for the quantitative characterization of the self-healing effect of cement-based
泥基材料功能恢复水平的重要依据。
裂缝宏观修复性能表征方法可按裂缝表面修复效果、功能恢复程度和内部修复效果三方面分类。表面
修复效果评价方法包括裂缝面积修复率、图像观测法等 [8-9] 。功能恢复程度评价方法包括毛细吸水率 [10] 、气
体渗透法 [11] 、抗水渗透修复率 [12] 、抗氯离子传输修复率 [13] 、力学性能恢复率 [14] 等。内部修复效果评价方法
2. Department of Civil and Environmental Engineering, The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong 999077, China)
Abstract: The self-healing effect of cracks is an important basis for evaluating the level of functional recovery of material %

超高韧性水泥基复合材料加固混凝土结构的界面力学性能与耐久性能研究

超高韧性水泥基复合材料加固混凝土结构的界面力学性能与耐久性能研究一、本文概述本文旨在深入研究超高韧性水泥基复合材料（Ultra-High Toughness Cementitious Composites，简称UHTCC）在加固混凝土结构中的应用，特别是其在界面力学性能与耐久性能方面的表现。

混凝土结构的加固与修复一直是土木工程领域的重要研究课题，而UHTCC作为一种新型的高性能材料，具有优异的拉伸性能、裂缝控制能力以及耐久性能，因此在加固混凝土结构方面具有广阔的应用前景。

本文将首先介绍UHTCC的基本性能和特点，包括其组成、制备工艺以及力学性能等方面的内容。

随后，将通过实验研究和理论分析，探讨UHTCC与混凝土之间的界面力学性能，包括界面粘结强度、界面破坏模式等方面。

在此基础上，本文将进一步研究UHTCC加固混凝土结构的耐久性能，包括其在长期荷载作用、化学腐蚀、冻融循环等复杂环境下的性能退化规律及机理。

本文的研究结果将为UHTCC在加固混凝土结构中的应用提供理论基础和技术支持，有助于推动土木工程领域的技术创新和可持续发展。

本文的研究也有助于加深对高性能水泥基复合材料性能与行为的理解，为相关领域的学术研究提供有益的参考。

二、超高韧性水泥基复合材料概述超高韧性水泥基复合材料（Ultra-High Toughness Cementitious Composites，简称UHTCC）是一种新型的水泥基复合材料，其以水泥、细骨料、高分子聚合物纤维和特定添加剂为主要组成成分。

相较于传统的混凝土材料，UHTCC具有更高的拉伸强度、断裂能和韧性，这使得它在结构加固和修复领域具有广阔的应用前景。

UHTCC的显著特性在于其纤维增强机制。

通过在高分子聚合物纤维的加入，UHTCC在受到外力作用时，纤维能够有效地桥接裂缝，阻止裂缝的扩展，从而提高材料的延性和韧性。

特定添加剂的使用也能够优化UHTCC的微观结构，提高其力学性能和耐久性。