監(jiān)理工程師:裂縫自愈合混凝土研究
來源:發(fā)布時間:2008-10-06 09:54:33
摘 要:混凝土在受力或其它因素的作用下,會出現(xiàn)裂縫,影響了混凝土的使用壽命,仿生自愈合混凝土可以在不影響結構尺寸和美觀的情況下,在混凝土出現(xiàn)裂縫后,自動分泌出的粘結液流出深入裂縫,粘結液可使混凝土裂縫重新愈合,恢復并提高混凝土的性能。
關鍵詞:裂縫;自愈合;混凝土
1 前 言
水泥混凝土結構在受力或其它因素作用下,會出現(xiàn)損傷,造成微裂紋,雖然這些損傷是隱形的,但是如果不能及時修復,這些微裂紋會進一步發(fā)展,出現(xiàn)大的裂紋,由于水的滲入會出現(xiàn)鋼筋銹蝕,降低混凝土結構的抗震能力和使用壽命。目前在結構抗震設計方面的方法是加大結構尺寸,增加鋼筋用量,既增加了結構的造價,又不美觀。因此,研究和開發(fā)新型自愈合仿生混凝土,使其能夠主動、自動地對損傷部位進行修復,恢復并提高混凝土材料的性能已成為結構功能(智能)一體化混凝土的發(fā)展趨勢。例如橋梁或一些關鍵結構的災難性故障,都要求找到出事之前能警示或能預知失事而自動加固、自動修補裂紋的材料。智能材料的發(fā)展就是應人類這方面的需要而產生的。在人類的現(xiàn)實生活中可以見到,人的皮膚劃破后,經一段時間皮膚會自然長好,而且修補得天衣無縫;骨頭折斷后,只要對接好骨縫,斷骨就會自動愈合。自然界的生物體經過了億萬年自然選擇和進化形成了天然合理的結構和功能,具有高度的結構功能一體化,敏感的自反饋、自適應機制,對自然界生物的仿生研究可以為設計和發(fā)展智能材料提供一些有益的借鑒,這些事實都啟迪了科學家們對智能材料的構思。自愈合仿生混凝土是模仿生物組織對受創(chuàng)傷部位自動分泌某種物質,而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機能,在混凝土傳統(tǒng)組分中復合特殊組分(如含粘結劑的液芯纖維或膠囊)在混疑土內部形成智能型仿生自愈合神經網絡系統(tǒng),當混凝土材料出現(xiàn)裂紋時,部分液芯纖維或膠囊破裂,粘結液流出深入裂縫,粘結液可使混凝土裂縫重新愈合。自愈合仿生混凝土屬于智能型仿生材料范疇。如何適時快速地愈合混疑土材料內部的損傷,以及對自愈合混凝土的機理研究,目前只有美國、日本等少數(shù)國家處于實驗室探索階段,尚未取得實質性的進展。