關于對混凝土裂縫自愈合技術實際運用的探討

楊思舟

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

關于對混凝土裂縫自愈合技術實際運用的探討

楊思舟1, 2

(1.西南石油大學, 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生初始應力，表現在外就是混凝土裂縫。文章就混凝土裂縫的產生原因及混凝土裂縫自愈合機理進行討論，總結混凝土裂縫的自愈合技術，以供建筑行業的相關研究提供參考，推進建筑材料的發展。

混凝土裂縫； 自愈合技術； 混凝土

1 對混凝土裂縫自愈合技術探討的必要性

混凝土裂縫是較常見的一種建筑通病，建筑行業相關專家一直致力于解決混凝土裂縫修復方面的問題，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生。故對混凝土裂縫自愈合技術的探討是非常必要的。

2 混凝土裂縫產生的原因及自愈合原理

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

2.1 混凝土裂縫產生的原因

在建筑工程項目中，經常發生混凝土裂縫，除了由外力作用的影響外，主要是由化學反應引起的裂縫。有2種混凝土結構裂縫是最為常見的類型。第1種主要因為發生堿骨料反應而引起的裂縫；第2種由鋼筋的銹蝕原因導致的裂縫。在進行混凝土拌合之后，通常會出現一些堿性離子，這些離子就會與一些活性的骨料發生化學反應并引起體積膨脹，在這股初始應力的作用下，就會使得混凝土出現酥松及開裂的現象。如果發生這種由化學反應引起的裂縫，對其進行修補難度較大。

2.2 混凝土裂縫的自愈合原理

當混凝土出現裂縫缺陷之后，且在沒有外界干涉的情況下就能自己修復，使得裂紋獲得有效愈合，這就是自愈合，這種技術就是自愈合技術。在技術較為滯后的時期，并不了解混凝土也可以進行自愈合。之后，隨著科學技術的進步，專家通過實驗發現，混凝土自身確實具有自愈合能力。事實上，各種實踐經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，能對自身出現的裂縫進行修復，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，在干燥的環境下，想要實現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以及物理反應在內。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生水泥水化產物；混凝土中微溶于水的CA(OH)2與CO2反應產生碳酸鈣在裂縫附近；空氣中的灰塵在滲透水中產生的裂縫愈合等；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生變化，這2種成分有液芯纖維和微膠囊。當完成這2種成分的摻入工作之后，就會逐漸形成自愈合神經系統，且是智能型的。之后，在混凝土受到損傷或外力作用而引發開裂的問題時，相應的修復劑就會發揮作用，對這些裂縫進行修修復，在這過程中實現混凝土功效獲得恢復，進而實現其壽命的延長。

3.2 仿生自愈合混凝土的修復效果分析

對于混凝土而言，其自修復行為實際上與動物在受傷后進行自我療傷相當。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行自修復的能力。事實上，混凝土在自修復方面的機理上與動物的骨組織結構恢復相似，當某個方面的材料出現問題時，就通過粘結材料和基材相合成的辦法對這部分進行修復，之后，再對破損的地方進行修復，使其恢復再生的功效，在這基礎上還有可能形成一種新的復合型的材料。在進行修復時，也會受制于一些因素的影響，甚至能引發較大的影響，即對修復結果產生較為明顯的影響。(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，當把纖維管再裝入修復劑，并進行嵌入時，并沒有發現纖維管出現異常，也就是沒有破損的情況發生，不過，整體卻不能保持原樣，就不能發揮修復的功能作用，自愈合無法獲得實現；(2)纖維管的數量要把控到位。當纖維管出現數量太少的情況時，無法發揮完全修復的功能，不過，這不等于說越多越好，如果太多的話也不利于材料發揮作用；(3)對于修復后的強度什么樣，與原始的強度相關，也就是與修復劑的粘結強度有較為密切的關系；(4)根據國外專家的研究顯示，修復效果還受到其管內的壓力影響，種種因素對修復均產生一定的影響。

4 混凝土裂縫自愈合技術在建筑工程中的實際運用

混凝土裂縫自愈合技術目前在建筑工程中已經獲得運用，并在提升建筑質量上發揮著重要作用。而使用過后成本也無多大變化，與此同時，也應注意到盡管愈合技術獲得較大突破，但是由于混凝土的裂縫問題由來已久，是制約工程界發展其中的主要因素。在當前，隨著混凝土強度等級的提高，裂縫處理問題也隨著產生，因此，可以說混凝土裂縫自愈合這項技術需要突破的空間還很大。再者，對于混凝土裂縫自愈合技術本身而言，在工程界運用過程中也體現出一定的不成熟性，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也就是除微生物仿生自愈合這項技術之外，還有電解沉積自愈合這項技術較為先進，不過這些技術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段項目部在主體建筑的樓板上就運用了這項技術。在以前容易產生微小裂縫(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氧樹脂(配合比：水171 kg，水泥310 kg，摻和料166 kg，細骨料726 kg，粗骨料1 112 kg，外加劑6.02 kg)。在堿性的環境下環氧樹脂硬化得很慢，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現有樓板裂縫，而這項技術的成本與使用前成本幾乎相同。

5 結束語

混凝土裂縫自愈合技術獲得一定程度的突破，目前已經在工程界中獲得應用并實現工程質量的提升這是不爭的事實，目前仍然存在的問題，需要工程建設人員及專家不斷加強研究，促進混凝土裂縫自愈合技術實現更大的提升，并能在工程界發揮更大作用。

[1] 韓峰.對混凝土裂縫自愈合的研究[J].山西建筑，2014(10):110-111.

[2] 楊卉.混凝土裂縫自愈合的研究與進展[J].中國建材科技，2011(11):66-70.

[3] 范林眼.仿生裂縫自愈合混凝土[J].科學之友：中旬刊,2009(4):23-24.

[4] 冉璟,秦勇.混凝土裂縫自愈合性能的研究及進展[J].水電站設計,2009(1):190-190.

[5] 姚武,鐘文慧.混凝土損傷自愈的機理[J].材料研究學報,2006(1):16-17

[6] 李厚祥,唐春安,曾三海,等.高職航空服務專業職業素質的培養定位及構建體系研究[J].武漢理工大學學報,2004(3):12-13.

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[定稿日期]2016-12-01