王桂明
材料导报
混凝土耐久性是国际工程界的重要研究课题.大量研究表明:渗透性是影响水泥混凝土耐久性的最关键因素,它与混凝土耐久性之间存在着极其密切的关系.因此,改善和增强水泥混凝土的抗渗性能,并使其具有优良的裂缝自修复能力是提高混凝土耐久性的重要途径,对提高混凝土的耐久性具有重要的意义.在对裂缝自修复作用机理的分析研究基础上,制备了一种裂缝自修复材料,对该材料的自修复功能和作用机理进行了研究与表征,并系统研究了该材料对混凝土耐久性的影响.主要结论如下:(1)在查阅与分析了大量国内外文献资料的基础上,提出了化学转换自修复反应思想,以此为理论依据,制备出了化学转换型水泥混凝土裂缝自修复材料--CCSM.(2)研究表明CCSM可显著提高水泥基材料(砂浆、混凝土)的抗渗性能和抗压强度.砂浆试件的一次抗渗压力由0.4MPa提高到1.4MPa以上,二次抗渗压力由0.1MPa提高到1.2MPa以上,抗压强度则由20.41MPa提高到23.54MPa.(3)CCSM涂层试件的二次和多次抗渗性能的研究表明,CCSM可显著提高混凝土的抗渗自修复能力;对去涂层试件抗渗性能进一步研究证明CCSM主要是通过活性化学物质扩散渗透到混凝土内部,借助化学转换作用来提高混凝土的抗渗性,并赋予混凝土自修复功能.(4)XRD衍射、压汞试验、SEM显微分析和成分分析研究表明,CCSM内含的活性化学物质在水泥基材料中具有扩散渗透性,能在较短的时间内扩散到水泥基材料的内部,并通过化学转换反应促使试件内部的未水化水泥等活性胶凝物质与游离钙离子在孔隙和裂缝中生成不溶性的硅酸钙等结晶体,堵塞内部孔隙,封闭毛细孔通道,显著降低试件的孔隙率(由36.4%降低到14.8%),并使试件内部的有害孔(孔径为100～200nm)和多害孔(孔径大于200nm)明显减少,从而阻止水与侵蚀性介质向内部的扩散.而CCSM的活性化合物在化学转换反应中并不消耗,可反复参与反应,从而赋予水泥基材料持久的裂缝自修复功能.(5)对影响CCSM自修复作用的相关因素的研究表明,水泥基材料中应有一定量的水泥含量(10%以上),才能使CCSM化学转换反应充分进行,从而有效提高混凝土的裂缝自修复作用;延长养护时间、增大环境湿度均有利于CCSM化学转换作用的发挥.(6)研究发现CCSM可明显提高混凝土耐化学侵蚀和抗冻融破坏能力.CCSM处理试件在盐酸和氢氧化钠溶液中浸泡3个月后的抗压强度明显提高(增长率超过28%),在硫酸钾溶液中略为降低(小于10%),抗渗压力均由1.4MPa提高到1.5MPa以上;而基准试件的抗压强度分别减少了20%、18%和27%,抗渗压力由0.6MPa降低为0.4MPa;经150次冻融破坏后,CCSM处理试件的强度损失仅为3.5%,而未处理试件强度损失达到15.6%.CCSM改善混凝土耐化学侵蚀和抗冻融破坏的作用机理在于,CCSM通过化学转换反应大幅度减少了试件内部的毛细孔(孔径为100～1000nm),有效地阻止了水和侵蚀性介质向试件内部的扩散,从而显著降低了侵蚀性介质和孔隙水对试件产生的化学侵蚀和冻融破坏.(7)CCSM还可有效抑制水泥混凝土的碱集料反应.当内掺水泥用量3%的CCSM后,试件长度膨胀率仅为基准样的1/9.(8)吸水率和氯离子扩散系数的测试显示,CCSM可使水泥混凝土的吸水增重率从基准试件的5.91%降低到0.23%～0.56%,氯离子扩散系数仅为基准试件的1/5左右.钢筋锈蚀试验表明:在NaCl溶液中长期浸泡后,CCSM处理试件中钢筋仍保持为钝化状态.由此可见,CCSM显著减少了水和氯离子等侵蚀性介质对混凝土的渗透,可有效防止水泥混凝土中的钢筋锈蚀.(9)依据扩散理论建立了CCSM在混凝土中的渗透扩散方程,并采用有限元分析方法对CCSM中的活性化合物在混凝土中的扩散速度、扩散深度进行了数值模拟.该模型的理论预测结果与实际测试结果具有很好的吻合性,可用于对CCSM实际工程应用的理论指导.
关键词:
混凝土
,
耐久性
,
抗渗
,
自修复
,
化学侵蚀
,
冻融
,
碱集料反应
,
钢筋锈蚀
羊海棠
,
吕群
,
方征平
材料科学与工程学报
聚合物基自修复材料是以聚合物为基体的,在受外界作用后能做出自我诊断,并对裂纹或损伤能进行一定程度修复的复合材料.本文介绍了聚合物基自修复复合材料的体系构成及分类,介绍各类修复体系的研究进展并分析比较其优劣,从中指出现有研究的不足及发展趋势.
关键词:
复合材料
,
自修复
,
综述
,
聚合物
,
埋植
林超
,
陈凤
,
袁莉
,
梁国正
玻璃钢/复合材料
doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2012.02.017
智能复合材料作为一种新型高技术材料,兼具结构与功能双重特性.根据近几年来智能复合材料的研究现状,本文介绍了几种主要的智能复合材料:形状记忆复合材料、自修复智能复合材料、压电智能复合材料、电/磁流变智能复合材料及纤维素智能复合材料,简述了智能复合材料领域当前研究热点,介绍了该领域中存在的一些问题,展望了智能复合材料的发展前景.
关键词:
智能材料
,
形状记忆
,
自修复
,
压电
,
电/磁流变
,
纤维素
鄢瑛
,
罗永平
,
张会平
材料导报
以双环戊二烯(DCPD)为芯材、脲醛树脂为壁材,利用原位聚合法合成自修复微胶囊.采用光学显微镜观察了微胶囊的形成过程,傅里叶红外光谱表征了微胶囊的化学成分,热失重分析仪和激光粒度仪表征了微胶囊的热稳定性和粒径分布.研究表明,脲醛树脂能将芯材DCPD良好包封,微胶囊形貌质量好,分散效果好,热稳定性好,粒径分布较窄,平均粒径为10.394μm.
关键词:
微胶囊
,
自修复
,
原位聚合法
,
双环戊二烯
周铭
,
张永祥
,
莫崇勋
材料导报
介绍了基于光纤传感与形状记忆合金的自修复智能结构的工作机理,从材料选择和控制系统开发方面出发,回顾了国内外近年来结合光纤传感技术和SMA驱动技术的智能结构的研究进展,并探讨了在各项研究中存在的问题及今后该领域的研究方向.
关键词:
光纤传感
,
形状记忆合金
,
智能结构
,
监测
,
自修复
周天澍
,
裴建中
,
李蕊
,
李笑盈
合成材料老化与应用
为了研究光激发作用下能有效修补沥青路面裂缝,通过化学方法合成嵌有氧杂环丁烷壳聚糖的聚氨酯网络结构修复剂,利用红外光谱分析法对此修复剂进行表征,并分析了此修复剂在不同pH值、不同催化剂掺量条件下合成时,对沥青在紫外光照射下的自修复性能.研究结果表明:本试验较好地合成了路用材料修复剂;当pH值接近中性时,催化剂掺量在2％左右时,此修复剂对沥青的自修复效果最佳.
关键词:
道路工程
,
光激发
,
路用材料
,
修复剂
,
自修复
陈文刚
,
高玉周
,
张会臣
功能材料
采用油酸对蛇纹石粉体进行表面修饰,使用红外光谱仪(IR)和X射线衍射仪(XRD)分析了它对粉体的分散机理.使用MM200摩擦磨损试验机研究金属摩擦副在含有自修复添加剂的润滑油润滑下的成膜过程,借助SEM及EDAX测试分析自修复膜层的表面形貌及表面成分组成.结果表明,油酸可以很好的使粉体分散于润滑油中,其作用机理为油酸与粉体表面的羟基发生酯化反应.当摩擦磨损时间很短时摩擦副表面就可出现自修复膜层,但成膜过程和磨损过程同步进行,随着时间的增加,膜层的形成愈来愈稳定,直至覆盖整个金属磨损表面.其成膜机理为,在摩擦过程中,两接触表面上的微凸体对粉体的研磨作用使粉体粒子表面带有大量的悬挂键,同时接触的金属摩擦副也形成活化表面,从而使粉体颗粒吸附在金属表面.在载荷的作用下,粉体颗粒在磨损表面铺展形成自修复膜.
关键词:
蛇纹石
,
自修复
,
磨损表面
,
添加剂
,
成膜机理
张津
,
李军
,
李春天
,
桑雪梅
表面技术
doi:10.3969/j.issn.1001-3660.2004.05.003
针对金属摩擦副在服役过程中因磨损而导致失效,造成零件报废而产生极大的损失和浪费问题,概述了通过表面强化提高金属摩擦副表面强度增加耐磨性、添加润滑油或通过润滑油改性等方式降低摩擦系数提高其寿命的两种常规方法,对能根本改善磨损状况具有自修复功能的技术进行了重点介绍,对该技术存在的问题和推广应用瓶颈进行了分析,同时针对存在的问题进行了相应的研究.
关键词:
金属
,
耐磨
,
自修复
,
表面强化
,
摩擦副
于鹤龙
,
徐滨士
,
许一
,
王晓丽
材料导报
综述了纳米铜颗粒作为润滑油添加剂的分散稳定性、摩擦学作用机理及自修复性能的研究进展,阐述了粒径、添加量、摩擦条件、润滑介质及材料特性等因素对其摩擦学性能的影响,指出了当前研究中存在的主要问题,并对今后的研究提出了几点建议.
关键词:
纳米铜颗粒
,
润滑油添加剂
,
摩擦学性能
,
自修复
