复合矿物掺合料对砂浆自修复性能的影响

为了增强水泥基材料的自修复能力,通过在砂浆中复掺三种不同类型的矿物掺合料探究其共同作用的效果。通过对比裂缝宽度、透水率以及抗压强度恢复情况评估试件的自修复效果,并利用扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)研究裂缝处自修复物质的物相组成及微观形貌。掺加复合矿物掺合料可有效提升砂浆的自修复能力,具体表现为裂缝宽度减小、透水性降低和抗压强度显著恢复。其中,掺料组合膨胀剂+硅灰+生石灰和膨胀剂+生石灰+Na₂CO₃的修复效果最好,裂缝在14 d内可以实现完全愈合,透水率分别降低92.7%和87.4%,在养护28 d后抗压强度分别恢复79.1%和80.1%,且浸水环境更有利于提高砂浆的自修复效果。而掺料组合膨胀剂+硅灰+Na₂CO₃和膨胀剂+偏高岭土+Na₂CO₃的修复效果较差,不利于砂浆裂缝的修复和抗压强度的恢复。此外,微观分析结果显示,裂缝中的修复物质除含有水化生成的C-S-H和C-A-H外,碳化生成的碳酸钙也是主要的修复物质之一。     

动荷载作用下含裂缝公路结构体的应力强度因子

以沈阳-大连高速公路为工程背景，基于弹性动力学理论，采用平面应变有限单元法，分析了车辆荷载对含裂缝路面体的动态作用，分析过程中，车辆荷载简化为正弦分布柔性荷载；路面结构体计算模型抽象为平面应变模型；路面结构体为弹性的连续介质，为了反映裂尖应力，位移场的奇异性和减少模型网格数，在裂尖环向设置了奇异单元。通过计算得到裂尖的位移场，由位移外插得到I-型应力强度因子随加载时间的变化规律。同时探讨了初始裂缝长度和公路结构材料阻尼比的变化对I-型应力强度因子分布规律的影响，为路面体的动态破坏研究提供了一定的理论参考。     

水泥基混杂自修复微胶囊的二次修复特性与机理

以水泥基混杂微胶囊为研究对象,采用环扫电镜(ESEM)、激光粒度分布仪(LA)、激光共聚焦显微镜(LSM)分别表征其微观形貌、颗粒特性和修复特征,采用强度恢复率、孔结构分析水泥基混杂微胶囊的二次修复能力。结果表明：缓释微胶囊囊壁孔洞分布均匀,具有缓慢释放和多次释放特点;普通微胶囊表面粗糙易破裂,具有快速释放和破裂释放特点。水泥基混杂微胶囊一次强度恢复率相比单掺缓释微胶囊提升28.72%,二次强度恢复率相比单掺普通微胶囊提升252.34%。水泥基混杂微胶囊具备快速修复能力且可以实现二次修复,二次修复主要是缓释微胶囊发挥作用。     

自愈合和自修复混凝土的研究进展

综述了国内外关于自然自愈合混凝土、工程自愈合混凝土、被动修复和主动修复混凝土的研究进展,分析了自愈合和自修复混凝土目前存在的主要问题。自愈合和自修复混凝土是智能化时代的产物,作为建筑材料领域的新型复合材料,为传统建材的发展注入了新的内容和活力,也提供了全新的机遇。     

沥青砂浆多次损伤自愈合性能

沥青砂浆由沥青、细骨料及填料三部分组成,对沥青混合料的性能具有重要影响。为对比分析自愈温度、自愈时间、老化程度及损伤程度对两种沥青砂浆愈合性能的影响,采用四因素三水平正交试验方法设计沥青砂浆小梁弯曲损伤愈合试验,选出最显著影响因素,进行多次间歇期的损伤自愈合试验。利用J积分理论对沥青砂浆的愈合程度进行价评,将断裂韧性J_c作为沥青砂浆损伤愈合的评价指标。试验结果表明：断裂韧性J_c能够表征沥青砂浆内部能量释放过程,可以很好的评价沥青砂浆的愈合能力;老化程度是影响沥青砂浆愈合性能的主要因素,与基质沥青砂浆相比,苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）改性沥青砂浆在多次损伤自愈合后的愈合性能更好;随着损伤次数的增大两种沥青砂浆的愈合度都显著下降。试验结果可为沥青混合料性能研究及路面养护提供参考依据。     

古建筑修复用石灰基砂浆的研究进展

古建筑暴露在自然环境中,长年经受日晒雨淋,大多受到了不同程度的破坏。古建筑修复材料一直以来都是文物保护工作者研究的重点。石灰是人类最早使用的无机胶凝材料之一,具有良好的透水性和透气性,与古建筑基体材料兼容,且不会对古建筑造成二次破坏,在古建筑修复领域具有其他材料不可取代的优势。然而,石灰修复砂浆还存在一些问题,尤其是材料的早期强度低和耐久性不足,严重阻碍了其发展和应用。石灰是一种气硬性胶凝材料,在空气中逐渐结晶和碳化而硬化,其强度发展缓慢。此外,石灰在干燥硬化过程中会失去大量游离水,形成多孔结构,为水分及一些可溶性离子进入浆体内部提供通道,对其抗冻性和抗侵蚀性等造成不利影响。近年来,学者们经过对石灰砂浆组成的不断探索和优化,显著提高了石灰基砂浆的性能。石灰基砂浆主要包括石灰砂浆、天然水硬性石灰砂浆、石灰-水泥砂浆和石灰-火山灰质材料砂浆四类。石灰砂浆与古建筑的兼容性最好,但由于早期强度低,限制了它的应用。近几年的研究工作集中在探索胶砂比和一些添加剂对石灰砂浆孔隙结构和力学性能的影响规律。天然水硬性石灰含有一定量的水硬性成分硅酸二钙,与气硬性石灰相比,早期强度更高。国内对天然水硬性石灰的研究起步较晚,现已有学者在实验室成功制备出不同强度等级的天然水硬性石灰,但制备工艺尚不成熟。而国外研究人员在天然水硬性石灰中引入适量辅助胶凝材料,获得了性能优异的修复砂浆;石灰-水泥砂浆原料来源广泛,与天然水硬性石灰砂浆的结构及性能相似,但石灰-水泥砂浆与古建筑基体材料的兼容性问题还存在争议。石灰-火山灰质材料砂浆早期强度主要来源于氢氧化钙和火山灰质材料之间的火山灰反应,火山灰反应又与材料的火山灰活性及养护条件密切相关。本文介绍了四类石灰基古建筑修复砂浆的优缺点及应用现状,阐述了石灰基砂浆结构与性能之间的关系。根据古建筑修复的兼容性要求,指出了石灰基砂浆发展过程中存在的问题,并为石灰基砂浆的进一步研究工作提出了建议。     

移动荷载作用下梁裂缝识别的小波方法研究

利用小波分析对简支梁的裂缝进行识别。通过对带裂缝简支梁在移动荷载作用下的跨中响应用Mexicanhat小波进行连续小波变换，从小波系数的模极大值点有效地得到荷载经过裂缝的时间，从而识别裂缝位置，从模极大值处的Lipschitz指数判断裂缝深度，Lipschitz指数随裂缝深度的增加而减小。同时讨论了荷载移动速度和裂缝位置对Lipschitz指数的影响。通过分析和仿真计算获得满意结果，在梁结构损伤诊断中具有较高的应用价值。     

韧性纤维增强聚合物砂浆的粘结修复与收缩耐久性能

为有效解决严酷环境侵蚀引起的混凝土结构保护层脱落及钢筋锈蚀问题,亟待研制高性能防护砂浆。本研究采用L_9(3~3)的正交实验法来研究聚胶比、砂胶比和PVA纤维掺量3个变量对修补砂浆的抗折强度、抗压强度、粘结强度和收缩率的影响。综合考虑各种因素对修补砂浆粘接强度的影响和实际应用,确定优化配合比:聚胶比为15%,砂胶比为1.5:1,纤维掺量为1.5kg/m~3。     

基于生物矿化机理的自愈合混凝土制备与表征

研究旨在利用微生物诱导碳酸钙沉淀机理,研制新型细菌自愈合混凝土.在高pH条件下培养,筛选出一组与枯草芽孢杆菌相关的产芽孢杆菌.将筛选得到的耐碱枯草芽孢杆菌M9进行生物矿化沉淀测试,X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM),结果表明沉淀矿物为呈方解石形态的碳酸钙.以枯草芽孢杆菌M9为修复剂,掺入聚乙烯醇(PVA)纤维制备...     

硫酸盐环境下混凝土裂缝矿物自愈合性能研究

研究了30%粉煤灰混凝土在4种预加载损伤程度下,于清水和5.0%硫酸盐环境中的裂缝矿物自愈合性能,并对其自愈合产物进行了微观测试。采用相对动弹模量和抗压强度的相对变化来表征裂缝自愈合程度,探讨了5.0%硫酸盐溶液、30%粉煤灰、4种预加载程度和4个自愈合养护龄期对混凝土裂缝矿物自愈合的影响。试验结果表明,5.0%硫酸盐在设计的自愈合养护龄期内可以促进预加载损伤混凝土相对动弹模量和抗压强度的恢复;无论清水还是硫酸盐养护溶液,只有预加载程度较大时,30%粉煤灰对混凝土相对动弹模量和相对抗压强度的恢复才有显著的促进作用;5.0%硫酸盐溶液养护环境中,混凝土自愈合后的相对动弹模量和相对抗压强度的恢复能力都随着预加载程度的增大而逐渐降低,在28d自愈合养护龄期结束后,其混凝土相对动弹模量趋于稳定;微观测试分析结果表明,5.0%硫酸盐环境中的混凝土裂缝矿物自愈合产物成分主要是碳酸钙和少量钙矾石。     

基于聚乙烯醇制备的自修复胶囊的性能评估

在水泥基材料中掺入含有修复剂的胶囊是实现基体自修复的一种有效方法.为了掌握聚乙烯醇(PVA)作为囊壁材料的基本性能,探明胶囊的化学稳定性、硬度、防水性及分布情况等,本研究不仅评估了三种类型PVA薄膜的表观溶解度、膨胀性能及吸湿性,还表征了利用优选PVA制备的胶囊的各项基本性能.结果显示,PVA薄膜能够在高pH值环境中保持稳定,其表观溶解度、膨胀指数和吸水率随溶液质量分数的增大而减小.从性能和成本综合考虑,国产二PVA(GC2-P)性价比最高,质量分数为5％的GC2-P更适合作为胶囊的囊壁材料.基于此PVA制备的胶囊具备一定的硬度及较好的防水性,能够保障胶囊掺入基体后的完整性及裂缝出现前修复剂的有效性;且粒径为0.5～4 mm的胶囊在基体内部分布均匀,并在裂缝出现后及时开裂,适用于掺入水泥基体中长期有效地修复微裂缝.     

双向荷载作用下空间夹心节点受力性能试验研究

节点核心区采用同梁等强的低强度混凝土浇筑的夹心节点和采用同柱等强的高强度混凝土浇筑的传统节点相比,施工简单且易保证质量,但是我国规范对其规定过于简单,没有明确的验算方法。通过三组不同混凝土强度等级差的空间夹心节点和传统节点对比试件的双向低周往复性能试验研究,对比分析了二者破坏形式、延性、耗能、变形和承载力等方面的差异,结果表明:中低剪压比夹心节点的整体抗震性能稍弱于传统节点,但相差不明显;中低轴压比、剪压比条件下,当柱与梁混凝土强度等级之比小于1.5时,节点区可直接采用与梁相同强度等级的混凝土浇筑,当柱与梁混凝土强度等级之比大于1.5时,其破坏形式可转变为节点核心区剪切破坏,需采取相应的加强措施。最后在此基础上,给出了与试验结果吻合较好的夹心节点抗剪承载力计算公式。     

聚酯/碳纤维复合材料的自修复性能研究

合成了脲醛树脂/环氧树脂微胶囊,并作为功能材料设计自修复聚醋/碳纤维复合材料.采用力学性能测试,扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜(OM)对微胶囊功能材料和自修复材料进行研究.碳纤维能够提高材料的弹性模量,在材料损伤过程中,控制裂缝的宽度.微胶囊具有增韧效果和自修复能力.经过拉伸复合材料内部产生裂纹.微胶囊在裂纹前端...     

呋喃环氧树脂微颗粒/环氧树脂复合材料的制备及多次自修复性能

合成了具有热可逆Diels-Alder(D-A)反应官能团的固态颗粒状的呋喃环氧树脂修复剂和1,2-二马来酰亚胺基乙烷固化剂,通过核磁共振氢谱证实了2种化合物的化学结构。然后制备呋喃环氧树脂微颗粒/环氧树脂自修复复合材料。通过测试自修复复合材料修复率可知,当呋喃环氧树脂微颗粒填充质量分数为60%时,第1次自修复率为85.1%,第2次自修复率为96.3%,第3次自修复率为80.6%,表明制备的复合材料具有多次重复自修复性能。在第2次自修复时,由于呋喃环氧树脂充分溶解填充到裂纹处与固化剂交联,因此第2次自修复率最高。但可逆自修复材料本身随着修复次数的增加,自修复性能变差,第3次自修复率下降。     

航空刹车用自愈合抗氧化涂层的制备及性能

制备了一种具有自愈合功能的C/C复合材料抗氧化涂层,它主要由SiC和B4C、高熔点还原性氧化物等陶瓷细粉经简单工艺涂刷制成.通过动态氧气氛中的TGA试验、静态干燥空气中的氧化失重试验及扫描电镜、X射线衍射分析研究了其抗氧化和抗热震性能,试验结果显示,该涂层能承受1000℃以下40ml/min氧流量的动态氧化冲击;对应600～1000℃的静态氧化的平均氧化失重率介于10-8～10-6 g/(cm2·s)量级,涂层在1000℃以内的工作温度环境下具有良好的抗氧化能力;涂层试样经过10次热震循环后总的氧化失重为17.8%,在一定热循环范围内具有较好的抗热震性能;涂层试样的氧化失重率与氧化时间及热震次数具有非线性关系,表明该涂层具有自我愈合裂纹的功能.     

分布荷载下钢筋混凝土简支梁抗剪性能的研究

本文把斜压场理论和变角软化桁架模型结合起来，采用独特的单元划分方法及一些合理假定，建立了适用于分布荷载下钢筋混凝土简支梁抗剪强度计算的理论模型，并对此进行了实验验证。     

复合微胶囊填充型环氧树脂自修复复合材料的老化性能

采用浇注成型法制备新型环氧树脂-脲醛树脂@2-甲基咪唑复合微胶囊(E-51-UF@2-MI复合微胶囊)/环氧树脂自修复复合材料,研究湿热老化(65℃去离子水)、化学腐蚀(40%硫酸溶液、40%氢氧化钠溶液)、395 nm紫外线老化对新型自修复复合材料拉伸强度、弯曲强度和自修复性能的影响。结果表明,新型自修复复合材料在65℃去离子水中浸泡8 h后,吸湿率达到稳定状态,最大吸湿率为0.15%;在40%硫酸溶液中浸泡4 d,拉伸强度和弯曲强度最小损失率分别为25.7%和21.6%;在40%氢氧化钠溶液中浸泡5 d,拉伸强度和弯曲强度最小损失率分别为22.5%和19.8%;经紫外线老化4 d,拉伸强度和弯曲强度最小损失率分别为26.1%和46.1%;在40%硫酸溶液和395 nm紫外线老化条件下,修复率呈现下降趋势,而在40%氢氧化钠溶液腐蚀条件下,其修复率先略有上升后不断下降。自修复性能下降原因在于:基体老化、微胶囊老化,以及微胶囊与基体的脱离。     

AA6063稀土铈-锰无铬转化膜的自修复性能研究

以硝酸铈为成膜主盐,高锰酸钾为氧化剂,对AA6063进行表面无铬转化处理;经过处理后的铝合金表面呈金黄色,膜层均匀,耐腐蚀性能良好。应用电化学工作站的开路电压和电化学极化曲线对铝试样、铈-锰转化膜试样及打磨破坏后的铈-锰转化膜试样进行研究,发现铝合金表面铈-锰转化膜被破坏后具有自修复性能。