有機微膠囊自修復混凝土材料性能研究

《有機微膠囊自修復混凝土材料性能研究》是依託深圳大學，由王險峰擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：有機微膠囊自修復混凝土材料性能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王險峰
• 依託單位：深圳大學

項目摘要

實現仿生自修復機能的混凝土材料的自修復技術，在高科技領域及重大工程項目中存在巨大的科學研究潛力和套用價值。有機微膠囊以其壁材強度，厚度等參數的良好可調節性已在聚合物的自修復研究中扮演著重要角色。本課題採用有機微膠囊製備新型自修復混凝土材料，針對有機微膠囊修復劑對混凝土的基本性能及損傷的自修復效果在實驗，理論分析與數值仿真計算三方面展開研究。考察自修復過程中有機微膠囊與混凝土的相互作用及混凝土滲透性的變化規律，提出相應的理論分析模型與基於狀態參量的滲透性模型。通過理論解析得到材料和有機微膠囊幾何參數對裂紋尖端應力強度及有機微膠囊應力狀態的影響。通過對有機微膠囊與混凝土界面及修復液流出反應誘使裂紋界面粘接效應的數值仿真研究，建立界面本構模型並利用有限元軟體平台實現數值模擬自修復過程。此項研究將為實現有機微膠囊自修復混凝土的工程套用提供理論和實踐基礎。

結題摘要

本課題研究以環氧樹脂為囊芯，脲醛樹脂為囊壁，合成了有機微膠囊材料。微膠囊表面粗糙，緻密，膠囊粒徑在75μm-310μm之間，平均粒徑165微米，大致成常態分配，可以用來設計有機微膠囊砂漿自修復複合材料。用掃描電子顯微鏡觀察了微膠囊的形態，微膠囊與水泥基體的結合界面，微膠囊破裂，修復劑流出固化的過程。研究了微膠囊摻量變化對複合材料初始強度的影響，確定了強度隨微膠囊摻量增加的變化規律。採用正交實驗設計方法，以抗折和抗壓強度的恢復率為指標，研究了水灰比，微膠囊摻量，預應力比例三個因素對複合材料的自修復效果的影響。通過RCM法測定了複合材料初始，預壓後和修復後的氯離子滲透係數，研究了微膠囊摻量對自修復複合材料的滲透性的影響，並用抗滲性的恢復率和修復率來表征複合材料的修復效果。對自修復混凝土界面進行了有限元模擬，研究了裂縫高度，微膠囊壁厚，微膠囊壁粘結強度和剛度以及混凝土與膠囊界面的粘結強度，剛度等因素對膠囊破裂及剝離的影響。