關(guān)于對混凝土裂縫自愈合技術(shù)實際運用的探討

楊思舟

(1.西南石油大學(xué), 四川新都 610500; 2.四川省第六建筑有限公司, 四川成都 610081)

關(guān)于對混凝土裂縫自愈合技術(shù)實際運用的探討

楊思舟1, 2

(1.西南石油大學(xué), 四川新都 610500; 2.四川省第六建筑有限公司, 四川成都 610081)

混凝土是一種混合材料，該材料會隨著溫度及濕度的變化而發(fā)生變形。在變形的過程中，不同材料的變形程度并不同，相互接觸的界面會產(chǎn)生初始應(yīng)力，表現(xiàn)在外就是混凝土裂縫。文章就混凝土裂縫的產(chǎn)生原因及混凝土裂縫自愈合機理進(jìn)行討論，總結(jié)混凝土裂縫的自愈合技術(shù)，以供建筑行業(yè)的相關(guān)研究提供參考，推進(jìn)建筑材料的發(fā)展。

混凝土裂縫； 自愈合技術(shù)； 混凝土

1 對混凝土裂縫自愈合技術(shù)探討的必要性

混凝土裂縫是較常見的一種建筑通病，建筑行業(yè)相關(guān)專家一直致力于解決混凝土裂縫修復(fù)方面的問題，以便有效延長建筑工程的壽命，從根源上遏制各種事故的產(chǎn)生。故對混凝土裂縫自愈合技術(shù)的探討是非常必要的。

2 混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及自愈合原理

不可否認(rèn)的是，混凝土在建筑行業(yè)中具有非常重要的地位，是使用量最大的一種材料。而一旦發(fā)生混凝土裂縫，顯然不利于建筑工程質(zhì)量的提升。因此，強化對混凝土裂縫進(jìn)行修復(fù)就顯得非常重要，而在如何修復(fù)的問題上，在混凝土裂縫自愈合技術(shù)問世之前，修復(fù)工作并非容易，在這項技術(shù)出現(xiàn)之后，修復(fù)工作則較為順利。

2.1 混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

在建筑工程項目中，經(jīng)常發(fā)生混凝土裂縫，除了由外力作用的影響外，主要是由化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫。有2種混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是最為常見的類型。第1種主要因為發(fā)生堿骨料反應(yīng)而引起的裂縫；第2種由鋼筋的銹蝕原因?qū)е碌牧芽p。在進(jìn)行混凝土拌合之后，通常會出現(xiàn)一些堿性離子，這些離子就會與一些活性的骨料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并引起體積膨脹，在這股初始應(yīng)力的作用下，就會使得混凝土出現(xiàn)酥松及開裂的現(xiàn)象。如果發(fā)生這種由化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫，對其進(jìn)行修補難度較大。

2.2 混凝土裂縫的自愈合原理

當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫缺陷之后，且在沒有外界干涉的情況下就能自己修復(fù)，使得裂紋獲得有效愈合，這就是自愈合，這種技術(shù)就是自愈合技術(shù)。在技術(shù)較為滯后的時期，并不了解混凝土也可以進(jìn)行自愈合。之后，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，專家通過實驗發(fā)現(xiàn)，混凝土自身確實具有自愈合能力。事實上，各種實踐經(jīng)驗也說明混凝土具有自愈合能力，也就是具有自愈合的特點，能對自身出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行修復(fù)，即使在沒有外界參與的情況下。不過，需要說明的是，混凝土自愈合需要有足夠的水分作為支撐，換句話來說，在干燥的環(huán)境下，想要實現(xiàn)混凝土裂縫自愈合顯然不可能。在混凝土裂縫自愈合裂縫處多有碳酸鈣白色晶體存在，這里面包含大量化學(xué)以及物理反應(yīng)在內(nèi)。例如：混凝土中未水化的水泥顆粒與滲透水作用并在裂縫處產(chǎn)生水泥水化產(chǎn)物；混凝土中微溶于水的CA(OH)2與CO2反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鈣在裂縫附近；空氣中的灰塵在滲透水中產(chǎn)生的裂縫愈合等；因此可以看出混凝土自愈不管通過何種方式都必須有適量的水分，水是混凝土裂縫自愈合的先決條件。

3 混凝土裂縫自愈合的研究

3.1 仿生自愈合混凝土

在實踐中，仿生自愈合混凝土較為常見，指的是在混凝土傳統(tǒng)成分中摻入特別組合而成。事實上，是通過向混凝土中摻入兩種成分，使得混凝土的成分發(fā)生變化，這2種成分有液芯纖維和微膠囊。當(dāng)完成這2種成分的摻入工作之后，就會逐漸形成自愈合神經(jīng)系統(tǒng)，且是智能型的。之后，在混凝土受到損傷或外力作用而引發(fā)開裂的問題時，相應(yīng)的修復(fù)劑就會發(fā)揮作用，對這些裂縫進(jìn)行修修復(fù)，在這過程中實現(xiàn)混凝土功效獲得恢復(fù)，進(jìn)而實現(xiàn)其壽命的延長。

3.2 仿生自愈合混凝土的修復(fù)效果分析

對于混凝土而言，其自修復(fù)行為實際上與動物在受傷后進(jìn)行自我療傷相當(dāng)。從表面上來看，混凝土是無生命的，但是這不意味著混凝土就不具備進(jìn)行自修復(fù)的能力。事實上，混凝土在自修復(fù)方面的機理上與動物的骨組織結(jié)構(gòu)恢復(fù)相似，當(dāng)某個方面的材料出現(xiàn)問題時，就通過粘結(jié)材料和基材相合成的辦法對這部分進(jìn)行修復(fù)，之后，再對破損的地方進(jìn)行修復(fù)，使其恢復(fù)再生的功效，在這基礎(chǔ)上還有可能形成一種新的復(fù)合型的材料。在進(jìn)行修復(fù)時，也會受制于一些因素的影響，甚至能引發(fā)較大的影響，即對修復(fù)結(jié)果產(chǎn)生較為明顯的影響。(1)需要注重纖維管和基體材料的匹配性，這方面可以說非常重要。以利用塑料為例，當(dāng)把纖維管再裝入修復(fù)劑，并進(jìn)行嵌入時，并沒有發(fā)現(xiàn)纖維管出現(xiàn)異常，也就是沒有破損的情況發(fā)生，不過，整體卻不能保持原樣，就不能發(fā)揮修復(fù)的功能作用，自愈合無法獲得實現(xiàn)；(2)纖維管的數(shù)量要把控到位。當(dāng)纖維管出現(xiàn)數(shù)量太少的情況時，無法發(fā)揮完全修復(fù)的功能，不過，這不等于說越多越好，如果太多的話也不利于材料發(fā)揮作用；(3)對于修復(fù)后的強度什么樣，與原始的強度相關(guān)，也就是與修復(fù)劑的粘結(jié)強度有較為密切的關(guān)系；(4)根據(jù)國外專家的研究顯示，修復(fù)效果還受到其管內(nèi)的壓力影響，種種因素對修復(fù)均產(chǎn)生一定的影響。

4 混凝土裂縫自愈合技術(shù)在建筑工程中的實際運用

混凝土裂縫自愈合技術(shù)目前在建筑工程中已經(jīng)獲得運用，并在提升建筑質(zhì)量上發(fā)揮著重要作用。而使用過后成本也無多大變化，與此同時，也應(yīng)注意到盡管愈合技術(shù)獲得較大突破，但是由于混凝土的裂縫問題由來已久，是制約工程界發(fā)展其中的主要因素。在當(dāng)前，隨著混凝土強度等級的提高，裂縫處理問題也隨著產(chǎn)生，因此，可以說混凝土裂縫自愈合這項技術(shù)需要突破的空間還很大。再者，對于混凝土裂縫自愈合技術(shù)本身而言，在工程界運用過程中也體現(xiàn)出一定的不成熟性，也就是說需要不斷完善，還不夠成熟。相對來說，兩種混凝土裂縫自愈合技術(shù)也就是除微生物仿生自愈合這項技術(shù)之外，還有電解沉積自愈合這項技術(shù)較為先進(jìn)，不過這些技術(shù)還沒有獲得全面運用，處于試驗探索階段之中，還沒有獲得全面運用。

華西六建太陽公元二期一標(biāo)段項目部在主體建筑的樓板上就運用了這項技術(shù)。在以前容易產(chǎn)生微小裂縫(0.5 mm)的大跨度樓板上、管線密集處等部位添加了不含固化劑的環(huán)氧樹脂(配合比：水171 kg，水泥310 kg，摻和料166 kg，細(xì)骨料726 kg，粗骨料1 112 kg，外加劑6.02 kg)。在堿性的環(huán)境下環(huán)氧樹脂硬化得很慢，而未硬化的被已硬化的包裹住，從而形成了自封的膠囊，一旦有裂縫，自封的膠囊易破裂流出，從而將開裂的混凝土粘接在一起。這項技術(shù)的使用與之前的相比大量減少了樓板開裂的情況，整個項目在自檢過程中未發(fā)現(xiàn)有樓板裂縫，而這項技術(shù)的成本與使用前成本幾乎相同。

5 結(jié)束語

混凝土裂縫自愈合技術(shù)獲得一定程度的突破，目前已經(jīng)在工程界中獲得應(yīng)用并實現(xiàn)工程質(zhì)量的提升這是不爭的事實，目前仍然存在的問題，需要工程建設(shè)人員及專家不斷加強研究，促進(jìn)混凝土裂縫自愈合技術(shù)實現(xiàn)更大的提升，并能在工程界發(fā)揮更大作用。

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[定稿日期]2016-12-01