具有裂縫自修復功能的智能混凝土及其結(jié)構構件研究.pdf

1、混凝土自修復技術是一種近些年提出的修復混凝土損傷及裂縫的新方法。自修復混凝土能夠主動、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。一個自修復系統(tǒng)將免去有效監(jiān)測和外部修補所需的高額費用，節(jié)省建筑結(jié)構運行費用，且大大有利于其安全性和耐久性，混凝土材料的使用壽命也將延長。
　　本文在研究混凝土自修復的原理和技術的基礎上，對內(nèi)置膠囊自修復混凝土、內(nèi)置纖維膠液管自修復混凝土、形狀記憶合金智能自修復混凝土、滲透結(jié)晶自修復混凝土及其構

2、件的力學性能、自修復性能以及應用方法進行了系統(tǒng)的研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，研究了混凝土自修復原理與技術，分析了其應用范圍和所存在的缺陷，為自修復混凝土制備及其應用提供了理論依據(jù)。
　　其次，研制了一種內(nèi)置膠囊自修復混凝土。分析了影響修復膠囊在混凝土中的分布和取向的主要因素，并建立了描述修復膠囊在混凝土中的分布和取向的函數(shù)。通過試驗，研究了修復膠囊的長度、管徑、摻入量（用體積率來描述）對混凝土性能的影響，確定了其最佳

3、參數(shù)取值范圍。利用ANSYS對預埋在混凝土的修復膠囊進行了有限元分析，研究了修復膠囊的修復行為，分析了其受力特征，確定了其合理壁厚，為修復膠囊材料的選擇及修復膠囊的設計提供了理論基礎。分別以α-氰基丙烯酸脂膠粘劑和環(huán)氧樹脂膠粘為修復劑分別進行了內(nèi)置膠囊自修復混凝土試驗，驗證了其自修復效果。
　　第三，研制了一種內(nèi)置纖維膠液管自修復混凝土，通過試驗，驗證了內(nèi)置纖維膠液管混凝土的自修復能力。從裂縫的封閉率、材料的強度回復率、聲發(fā)射信號

4、圖三個方面對混凝土的自修復效果進行了評價。研究了一種促使修復劑流動、快速達到損傷處的自修復體系，通過分析修復纖維管內(nèi)壓力對修復質(zhì)量的影響，確定管內(nèi)壓力的最佳取值范圍。利用復合材料力學和纖維復合材料力學，從修復纖維微分單元的平衡狀態(tài)，得到了修復纖維管及時發(fā)揮作用的合理尺寸（管徑和管厚）。研究并設計了一種內(nèi)置纖維膠液管鋼筋混凝土梁，通過三分點彎曲試驗，驗證了鋼筋混凝土梁裂縫的自修復能力。
　　第四，結(jié)合修復膠粘劑對裂縫面的粘結(jié)功能和形

5、狀記憶合金的驅(qū)動功能，提出了一種形狀記憶合金智能自修復混凝土，形狀記憶合金將驅(qū)使裂縫面閉合，恢復結(jié)構和構件的變形和撓度，修復膠粘劑將兩裂縫面重新粘結(jié)在一起，恢復或提高開裂區(qū)混凝土的強度。分別將在常溫下處于馬氏體相和奧氏體相的形狀記憶合金絲預埋在混凝土梁中，研究了合金的逆相變過程和彈性回復過程中對梁變形的驅(qū)動效應；研究了形狀記憶合金的配置量、合金的粗細、合金的初始預應變值、合金與混凝土的連結(jié)方式等因素對于梁的變形性能及自修復能力的影響規(guī)律