高分子材料修复剂对水工混凝土裂缝修复性能的影响研究.pdf
《高分子材料修复剂对水工混凝土裂缝修复性能的影响研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高分子材料修复剂对水工混凝土裂缝修复性能的影响研究.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、王 红(辽宁省营口市老边区水利事务中心,辽宁 营口 115000)摘 要混凝土结构裂缝会对水工混凝土结构的质量和耐久性造成显著影响,提高混凝土裂缝的自愈性能具有重要意义。此次研究利用对比实验的方式,探讨了高分子材料修复剂对水工混凝土裂缝修复性能的影响。结果显示,在水工混凝土掺入一定量的高分子修复剂可以有效提升混凝土裂缝的自愈性能,具有良好的工程应用价值。关键词修复剂;高分子材料;水工混凝土;裂缝修复中图分类号 TV431文献标识码B文章编号 10020624(2023)08003603高分子材料修复剂对水工混凝土裂缝修复性能的影响研究0 引 言混凝土材料具有良好的力学性能和耐久性,是建筑领域使
2、用量最大、应用最广的人工建筑材料1。同时,混凝土材料也存在脆性大、抗折性能不足、易开裂等缺陷和不足,混凝土在制备和长期服役的过程中难免会出现各种小的裂缝,这些裂缝在外界复杂环境因素的影响和作用下,会进一步延伸和发展,造成混凝土表面继续开裂甚至产生危害混凝土结构安全的宏观裂缝。同时,水分、盐类等有害物质也会通过裂缝进入混凝土内部,给混凝土结构安全稳定造成不利影响2。由于水工混凝土服役环境比较特殊,裂缝的危害显得更为突出和明显3。目前,针对水工混凝土裂缝的修复主要采用表面处理、灌浆处理及结构加固等方法,不仅需要巨大的成本投入,且修复效果不甚理想4。如果混凝土微裂缝能够在发展成为宏观裂缝之前自行修复
3、愈合,则可以大量节省维护费用,有效提升水工混凝土结构的安全性和耐久性。因此,混凝土裂缝的自修复研究就成为学者关注的重要领域。混凝土裂缝的自修复方式较多,从其内在机制层面来看主要有自然愈合、自动愈合及自主修复5。其中,自然愈合主要依靠材料自身的性能和潜力,而后两种愈合方式比较接近,目前主要通过掺加粉煤灰、硅灰等矿物掺合料实现6。针对该领域的研究现状和未来的发展方向,此次研究针对水工混凝土的实际特点,特别是服役环境的特殊性,提出了一种高分子修复材料,并通过试验研究的方式探讨了其对混凝土微裂缝自修复性能的影响。1 试验材料1.1 修复剂制备原料与过程此次研究中使用的高分子修复剂以丙烯酰胺和丙烯酸为起
4、始原材料,如表 1 所示。试验用水为利用蒸馏水机自制的蒸馏水。修复剂制备过程中需要的试验仪器有烧杯、冷凝管、烧瓶、玻璃棒、分析天平、蠕动泵、恒温加热水浴锅、超声波机、蒸馏水机、干燥箱、机械搅拌机等。修复剂的制备原理为丙烯酸和丙烯酸铵单体东北水利水电水利科研2023年第8期表1 修复剂制备材料材料名称丙烯酸丙烯酰胺N,N,-亚甲基双丙烯酰胺过硫酸铵N,N,N,N,-四甲基乙二胺碳酸铈分子式C3H4O2C3H5NOC7H10N2O2(NH4)2S2O8C6H16N2Ce2(CO3)3分子量72.0671.08154.17228.20116.21460.26纯度分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯
5、36的共聚反应。其中,过硫酸铵为引发剂,亚甲基双丙烯酸铵为交联剂,蒸馏水为溶剂。将丙烯酰胺与亚甲基双丙烯酰胺加入蒸馏水中,用超声波机器进行超声溶解,准备四口烧瓶作为反应容器并加入蒸馏水,并利用水浴加热的方式升温到60,然后加入丙烯酸,再将溶解好的丙烯酰胺与亚甲基双丙烯酰胺加入到反应体系中,将碳酸铈溶于丙烯酸中,进行混合;将四甲基乙二胺与过硫酸铵混合溶解后通过蠕动泵滴加到四口烧瓶中,在反应6 h之后生成水凝胶。将水凝胶取出加水水护24 h,然后烘干12 h,再利用机械搅拌机粉碎,最终获得呈白色粉末状的高分子材料修复剂。1.2 其他试验材料试验使用P.O42.5普通硅酸盐水泥;细骨料采用细度模数为
6、2.65的中粗石英砂,粗骨料采用粒径为520 mm的人工石灰岩碎石,粗骨料和细骨料的级配良好;采用固含量为 40%的聚羧酸减水剂,混凝土拌合和养护均采用普通自来水。试验仪器包括 JJ-5 混凝土搅拌机、ZS-15 振动台、YH-40 恒温恒湿养护箱、ZBL-U5200 型超声检测仪、CK102型裂缝宽度检测仪、多功能抗折抗压试验机。2 试验方法与方案试验中按照水工混凝土试验的相关标准要求进行混凝土试件的制作7。为了保证获得试验所需要的理想裂缝,在试件制作过程中预置钢丝。在距离受拉面10 mm部位放置1根钢丝,在距离受拉面20 mm部位放置2根钢丝,直径均为0.5 mm,长度为350 mm。根据
7、此次试验的要求,试件尺寸设计为100 mm100 mm400 mm。将制作完成的试件在标准养护环境下(温度20、湿度95%)养护至28 d龄期后进行试验裂缝的预制8,预制裂缝采用抗折抗压试验机进行,荷载加载速率为20 N/s。利用仪器测试预制裂缝前后及环境作用 7,14,28 d后的超声波波速、吸水速率及裂缝宽度。根据对试验结果数据的分析,获取高分子修复剂对混凝土裂缝自愈合性能的影响规律。根据大部分水工混凝土的服役环境,试验中选择天然水体作为混凝土裂缝的自修复环境,试验用水取自试验地旁边的自然地表水体。为了研究高分子修复剂的作用,研究中设定 0,0.3%,0.6%,0.9%等4种不同的高分子修
8、复剂掺加量水平进行对比实验。3 试验结果与分析3.1 超声波波速对不同试验方案下试件的超声波波速进行测试,结果如表2所示。从表2可以看出,没有掺修复剂的试件,开裂前的超声波波速相对于其余试验方案明显偏大。究其原因,主要是在混凝土中掺入高分子修复剂,在水化过程中会导致高分子材料内部失水,从而增加混凝土内部孔隙率,使混凝土的整体密实度相对较差。在开裂后,没有掺修复剂的波速也高于其余试验方案。随着养护龄期的增长,各方案试件的超声波波速均有一定程度的增长,说明各方案的混凝土试件均出现裂缝修复现象。从28 d龄期不同掺量方案的修复效果来看,修复剂掺量为0,0.3%,0.6%,0.9%的方案超声波波速的增
9、长率分别为 2.90%,3.10%,2.94%和2.30%。由此可见,当修复剂掺量为0.3%时的工程效果最佳。表2 超声波波速试验结果3.2 毛细吸水对天然水体环境下不同试验方案试件24 h吸水率进行测试,结果如表 3 所示。从试验结果可以看出,混凝土试件开裂后24 h吸水量随着高分子修复剂掺量的增加而增大,原因是混凝土在烘干后内部修复剂处于干燥状态,开始毛细吸水之后可以吸收更多的水,修复剂的掺量越大,其24 h吸水量越大。另一方面,掺修复剂方案的修复率均显著高于没有掺修复剂的方案,说明在混凝土中掺入高分子修复剂可以有效提升混凝土裂缝的自修复能力,当修复剂掺量为0.3%时的修复率最大为42.7
10、%,为高分子修复剂掺量的最佳水平。3.3 裂缝宽度对不同试验方案试件开裂后、7,14,28 d时段km/s测试时段开裂前开裂后7 d14 d28 d修复剂掺量04.9874.4124.4454.4874.5400.3%4.2554.0894.0964.2044.2200.6%4.1243.9784.0404.0854.0950.9%4.1073.9554.0314.0744.0872023年第8期水利科研东北水利水电 37的裂缝宽度进行测试,结果如表4所示。从表4可以看出,随着测试时段的推移,各方案试件的裂缝宽度均呈现出不断减小的变化特点,说明不同试验方案裂缝在试验时段内均有一定的自修复效果。
11、另一方面,从裂缝宽度减小率来看,修复剂掺量水平为0,0.3%,0.6%,0.9%方案的28 d裂缝宽度减小率分别为29.79%,80.83%,51.28%,50.95%。由此可见,在混凝土中掺入一定量的高分子修复剂可以有效提升裂缝宽度减小率,显示出良好的裂缝自愈合性能。从具体的试验数据来看,当修复剂的掺量水平为0.3%时裂缝宽度的减小率最大,为最佳掺量水平。表4 不同试验方案裂缝宽度试验结果4 结 语此次研究以对比试验的方式探讨了高分子修复剂对水工混凝土裂缝自愈性能的影响。结果显示,在水工混凝土掺入一定量的高分子修复剂可以有效提升混凝土裂缝的自愈性能,具有良好的工程应用价值。从具体的试验数据来
12、看,高分子修复剂的最佳掺量水平为0.3%,建议在工程设计中选用。当然,此次研究仅针对普通天然水体展开试验,而在沿海和西北内陆地区的水利工程建设运行过程中,会经常面临含盐水体的作用。因此,在今后的研究中,需要针对不同含盐水体条件下高分子修复剂对混凝土裂缝的自愈性能影响进行分析研究,以便为工程应用提供更有力的支持。参 考 文 献1代光志,徐潇航,丁聪.微生物诱导沉积碳酸钙机理及其在混凝土裂缝修复中的应用 J.混凝土与水泥制品,2020(10):1-7.2肖俊生,卢春亭,江锁,李杨.复合型环氧树脂胶粘剂对混凝土裂缝的修复性能 J.中国胶粘剂,2021,30(1):33-38.3徐建妙,泮佳佳,程峰,
13、王远山,贾东旭,柳志强.混凝土微生物自修复材料的研究进展 J.硅酸盐学报,2021,49(2):429-440.4戴煜伦,谢春燕,符超,柳京,吴达科.不同载体载入微生物对混凝土修复性能的影响研究 J.西南师范大学学报(自然科学版),2021,46(12):95-100.5李冰,郭荣鑫,万夫雄,林志伟,马倩敏,颜峰,郭宁林.不同条件下内掺水泥基渗透结晶型防水材料混凝土自愈合性能研究 J.硅酸盐通报,2019,38(7):2208-2212.6吴林玉,缪林昌,孙潇昊,陈润发,王呈呈.基于火山石负载细菌的混凝土裂缝修复分析 J.东南大学学报(自然科学版),2019,49(6):1171-1177.7
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高分子材料 修复 水工 混凝土 裂缝 性能 影响 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。