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自修復混凝土是個熱概念還是可實現的科技?

編輯:[清心] 時間:2019-5-24 瀏覽數: 相關欄目:防水涂料招商

自修復混凝土是個熱概念還是可實現的科技?手機版網址二維碼

    近些年,自修復混凝土以及從這個概念延伸出來的各種具備‘自修復’功能材料在防水堵漏行業越來越普遍。

    至于什么是自修復,到底自修復是什么樣的一個技術,很多人在用卻很少有人能說的清道的明。

    自修復混凝土是個熱概念還是可實現的科技?

    這一期,咱們就扒一扒自修復混凝土,讓我們從中深刻研習透這一類技術的前世今生以及未來。

    混凝土的使用量逐年增加,在將來仍然會是現代建筑不可缺 少的建筑材料, 其已逐漸向著高強,高性能多功能和智能化方向發展,結構也逐漸向著大型化和復雜化發展。

    但由于混凝土是一 種脆性材料, 且孔洞比較多,在其使用過程中易受到環境等因素 的影響,產生裂紋或局部的損傷,影響到混凝土構件的抗壓或抗 拉等強度,從而影響結構的正常使用, 甚至威脅結構的穩定性。

    研究自修復混凝土的目的是為了解決這些技術問題。

    自修復混凝土的原理

    自修復的概念離我們并不遙遠,生物的一大特性就是自修復,修復需要物質和能量的雙重補給,物質起填補作用, 而能量為物質填補提供動力,同時生物修復自身損傷的過程還需要生長活性因子的作用。

    如果這么說比較難懂,那么,你看參照一下小龍蝦的鉗子斷了還可以重新長出來,壁虎的尾巴斷了也可以再生,就是這么一個概念。 

    自修復混凝土模仿生物機體損傷中的骨組織損傷再生機理,采用內含修復性膠粘劑的纖維與混凝土相結合的措施。

    當混凝土出現裂紋或其他損傷時,膠粘劑可以對其進行修復,以達到修復后的材料各項性能保持正常甚至高于先前材料性能的目的。

    自修復混凝土的意義

    讓一個沒有生命體的無機混凝土具有生物的再生機理,這個牛逼吧。可自修復混凝土的技術研究絕對不是為了聽起來牛逼。

    在開始研究自修復混凝土前,事后維修或定時維修是混凝土修復工作的兩種主要形式。

    主要方法為表面涂抹砂漿,表面涂抹環氧膠泥、水泥灌漿、化學灌漿,鋼筋加固和預應力加固等, 但是這些修復方法相對被動,已經不能滿足現代化的要求。

    而研究自修復混凝土恰能解決這一問題,通過模仿生物的再生與恢復機理功能,能對開裂部位進行自感知、自修復,最終提高混凝土的耐久性和服役壽命。

    自修復混凝土可以進行自主修復,能夠很大程度上解決混凝土易被破壞的問題,可以節約大量人力物力財力, 并保證甚至增加混凝土的使用壽命。 

    做防水堵漏行業的朋友可以自行腦補一下,打倒你的可能不是同行而是混凝土本身哦!

    自修復混凝土研究現狀

    作為材料學研究的一部分,智能混凝土的研究早在二十世紀中葉就開始了,蘇聯科學家利用碳墨作為導體,制備了水泥基導電材料,開創了自修復混凝土的先河。

    日本在上世紀也進行了自修復混凝土的研究,開發了一種高智能結構材料,其可以感知和控制由于各種因素導致的混進變化。包括美國在政府和國家科學資金的支持下,創辦了許多生產智能材料的工廠。

    近年來,我國也在自修復混凝土領域小有成就,研究出水泥基磁性復合材料、損傷自診斷水泥基復合材料、自動調節溫濕度水泥基復合材料以及與磁場相關的水泥基復合材料等混凝土材料。 

    但是如何及時、有效、快速的修復混凝土結構裂縫和其他的損傷,目前來看, 我國的技術還不成熟也沒有形成完善的體系。 

    國內研究現狀及發展動態

    到目前為止,國內對于自修復混凝土的研究也取得了很多成果。 

    南京航空航天大學關于研發智能材料的實驗室,一直在我國自修復混凝土研究方面居于首位。

    1997 年,他們就開始了關于在混凝土中加入具有記憶形狀性能的合金材料的研究,使加入合金后的混凝土可以對損傷進行自診斷、自修復。 

    早在 2001 年,楊紅就提出了在混凝土中加入光纖的方案, 并進行了一系列實驗。她在在混凝土中加入光纖使其具備自修復 功能,開創了一種新的方式, 并對光纖自修復混凝土在工程中的 實際應用作了深入研究。

    在使混凝土具有自修復功能的基礎上,還開始了對于使加入光纖的混凝土具備自診斷功能的研究與實驗,使其具備判斷混凝土受外力破壞位置與破壞程度的檢測能力。

    實驗的數據表明,大部分修復后的混凝土的各項性能能夠達到正常混凝土的使用要求。 

    同濟大學的國家級混凝土材料實驗室開發出一種智能混凝土,其可以模仿生物的感知能力和生物自我愈合的修復機能進行仿生自診斷和自修復。

    在普通混凝土中加入含膠粘劑的液芯纖維、仿生傳感器等,形成具有智能型自愈合和仿生自診斷系統的自修復混凝土。

    傳感器可以在混凝土受外力作用而產生微小裂縫時及時做出反應,處在裂縫上的那部分纖維會被拉斷, 內部的修復性膠粘劑會流出,經過化學作用固結,以修復混凝土中的裂縫, 保證混凝土的力學性能不受裂縫影響, 甚至有所提高。

    同濟大學的研究取得了很大的成果, 實現了混凝土材料對于自身破壞的自動感知與診斷,大幅度提高了一些無法或很難進行定期排查修復的混凝土構件的使用壽命。 

    主要研究內容

    儲存容器 

    玻璃雖然是一種脆性材料,在承受外界載荷時容易被破壞。

    但玻璃與混凝土的線膨脹系數幾乎相等,這就可以保證玻璃與混凝土之間的粘結不會因為溫度變化而產生相對變形被破壞。

    而且玻璃的化學性質十分穩定,保證了其能長期儲存各種修復性膠粘 劑, 且能長久存在于混凝土中而不影響混凝土的性能。

    修復性膠粘劑

    膠粘劑的選擇,不僅需要考慮它的粘度,還需要考慮它的成分。

    結構膠粘劑具有較高的粘接強度,可以作為首選。因為當混凝 土結構最初開裂時, 裂縫十分微小,為了保證混凝土中內置的修復性膠粘劑能夠及時流入裂縫中修復裂縫,就要求修復性膠粘劑 的流動性能要比較好。

    當混凝土受到外力遭到破壞開裂時, 修復劑部分發生破裂,內部膠粘劑流出到裂縫中, 對裂縫實現修復愈合。

    基材的選擇 

    在以往一般選用普通混凝土作為自修復混凝土的基材,同濟大學混凝土材料研究國家重點實驗室的習至臻以及張雄初次使用了水泥砂漿作為基材,取得了一定的成果。

    此后, 福州大學開展了以免振搗自密實混凝土作為基材的自修復混凝土實驗,取得了 十分理想的效果。 

    當玻璃纖維埋入混凝土中后,因混凝土需要進行振搗,在振搗后玻璃纖維常常會漂浮在混凝土的表面, 而自密實混凝土可以省略這一步, 解決了纖維管浮在表面的問題。

    結語

    看完上面關于自修復混凝土的專業剖析,你有啥感覺?

    我相信大部分的第一反應是一臉懵逼,這玩意跟幾乎和我們半毛錢關系都沒有,但當聽見別人說著這些高深莫測的概念時,你還得由衷的佩服別人牛!

    第二個感覺是,目前這一領域的研究還停留在一些高校的一些項目組的研究課題中,距離市場化、量產化、大面積應用還是一個未知數。

    第三個感覺是,你會幡然醒悟一件事,很多防水堵漏行業的材料企業讓你交了多少智商稅。

    把高科技的概念稍微一挪用,哎嘿,一個沒有實驗室沒有技術沉淀的公司照樣可以換瓶不換酒的收割你一輪又一輪。

    這是為什么呢?要不是不知道,就再回頭看看這一期的內容!

    如有侵權請聯系刪除

    來源:崔力

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