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自愈合混凝土在房屋建筑中的分析

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【摘 要】在现代房屋建筑中,无论是工业、水利工程、还是民用建筑,在投入使用前后都会发现或大或小的建筑裂缝。产生裂缝的原因也多种多样,可能是因为材质与工程质量、设计计算与构造,使用环境等。在工程角度通常大于0.3mm的裂缝需要返工处理。而裂缝宽度小于0.3mm时如果检查构件混凝土强度已达到设计要求,可采用化学注浆法对裂缝进行封闭处理。但无论是去检查还是修补混凝土裂缝,都会产生较大的成本,并且在人工检查修复的过程中,容易遗漏部分细小裂缝。但“千丈之堤,以蝼蚁之穴溃;百尺之室,以突隙之烟焚”。虽然只是细小的建筑裂缝,却也为建筑埋下了安全隐患。本文将针对自愈合混凝土材料在房屋建筑中的应用进行简单分析,希望抛转引玉为未来的建筑生产献上一点微薄之力。


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引言

GJS自愈合刚性防水系统

混凝土裂缝一直是大家非常重视的问题,也因此产生了一系列裂缝检测及修复的单位。但一般对于裂缝的处理无非就是返工和修补。而自愈合混凝土不仅能避免了返工,节约大量的修复成本,还能从根本上解决建筑裂缝问题。它能够修复到混凝土内部难以修复的裂缝,较大提升了建筑的抗冻、抗渗和耐久性。这样一来不仅起到了为建筑“延年益寿”的作用,还避免裂缝产生的建筑安全隐患,起到事先控制的作用。


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自愈合混凝土背景


谈起自愈合现象,古罗马时期的各种建筑经过多少年的摧残,任然屹立在世间。而在公元前37年的时候意大利那不勒斯海湾的防洪提到现在还坚守在它的岗位。变相的来看这一切都离不开混凝土自愈合现象的功劳,因为这些建筑并不是没有裂缝或者孔洞,而是由于一系列反应修复了裂缝和孔洞,使得建筑的耐腐蚀性和耐久性大幅提升。从1925年Abram发现混凝土存在自愈合的性能后,国内外针对混凝土的自愈合现象也是展开了各个方向的研究。在2013年时,我国杨文科先生发表了混凝土的医生一文。分析了混凝土自愈合现象发生的原因和影响因素,在杨先生2002年建造的机场路面上出现了混凝土自愈合现象。2005年又在报废混凝土试件上发现了自愈合现象,甚至强度比当年更高。而这一切发生的原因是由于混凝土不完全水化反应而产生的自愈合现象,属于自然自愈合。而国内外还有各种仿生的自愈合理论。比如内置胶粘剂的空心胶囊、玻璃纤维、空心玻璃短管等2,甚至还有利用细菌产生自愈合现象的做法。这些理论都各有千秋,而我国目前也有自愈合混凝土相关技术的应用,且获得了较好的成效。但自愈合现象还出在初级阶段,对于自愈合混凝土的实际应用还面临着较多的问题。

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自愈合混凝土愈合原理


(一)自然自愈合。自然自愈合现象在实际工程中是非常常见的现象,比如我们之所以要对浇筑完的混凝土进行养护,就是要避免混凝土因为内外温差、干缩、不完全水化反应等原因产生裂缝。而最根本的就是这个不完全水化反应。众所周知混凝土在硬化过程中或多或少会存在未水化的水泥颗粒,也有实验说混凝土的强度会长时期增长。而这增长的原因就是这未水化的水泥颗粒进行的持续且缓慢的水化反应。而这缓慢的水化反应填充了混凝土的缝隙从而增加了混凝土的强度。这正是混凝土自然自愈合的现象。

 (二)仿生自愈合.说到仿生自愈合就能联想到我们人体的血小板。就像我们皮肤破损血管破裂,血小板就会在伤口处凝结,修补破损的血管。而我们的仿生自愈合混凝土比如内置胶粘剂或者修复剂的空心胶囊、玻璃纤维、空心玻璃短管等就像血小板一样,提前埋置在混凝土构件中。一旦出现裂缝,胶粘剂的外壳破损使得胶粘剂流出后充填裂缝从而达到消除裂缝的目的。

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(三)微生物自愈合。荷兰代尔夫特理工大学的Bio-concerte教授发现了芽孢杆菌这种耐高温、体积大、繁殖速度快、生命力顽强并且在没有食物和氧气的情况下可以存活200年之久的细菌。其愈合原理就是水通过裂缝进入之后会唤醒芽孢杆菌,并且透过裂缝深入的二氧化碳与混凝土的氢氧化钙反应生成碳酸钙,而芽孢杆菌能加快这一反应的进行。当裂缝填满之后反应自然停止,此时的细菌又进入休眠状态。

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自愈合混凝土的耐久性能

(一)抗侵蚀性。古罗马时期建造的那不勒斯防洪提之所以屹立两千多年,正是因为自然自愈合现象。我们现在使用的通常为硅酸盐水泥即波兰特水泥,主要生成为硅酸钙。而他们在水泥中加入了石灰石和火山岩,促使其生成水化硅酸钙等胶性物质,它不仅起到粘接作用,还会堵住细小的裂缝,抵御外部环境的侵蚀,彻底将构件内部与外界酸、碱、盐隔离开。提高建筑的耐久性。

(二)抗渗性。目前已有工程采用自愈合混凝土防水工艺,其原理与普通混凝土的反应无异,市场上也存在借助活性化学物质的物理特性,生成大量不溶于水的晶体来填充缝隙。从而达到非常不错的抗渗效果,甚至能够逐渐固化和增强混凝土的强度。

(三)抗冻性。冻融损伤对于混凝土建筑来说危害是非常大的。而自愈合混凝土在冻融后能够自行修复裂缝,为建筑物延续寿命,使得建筑的抗冻性也大大增加,降低了因冻融损伤产生的潜在风险。

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自愈合混凝土的应用

自愈合混凝土能够主动的修补混凝土构件内部裂缝,提高其耐久性能。可用于长期与水接触的建筑物基础、地下室、人防工程、地铁车站等。现已有工程在地下室防水、后浇带、屋面防水工程中采用自愈合混凝土。不仅提升了混凝土的耐久性,也由于修补了混凝土内外的各类裂缝,提高了混凝土的力学性能。对于有防水要求的建筑部位,自愈合混凝土能够长期保持耐久性,这是普通混凝土无法比拟的。


结束语

自愈合混凝土能够自行修复并且修复人工难以修复的构件内部,应用范围十分广泛。不仅限于房屋建筑,对于道路桥梁,水利工程等也有着重大的影响。本文主要浅析了自愈合混凝土的自愈机理和应用。其中自愈合混凝土在建筑防水方面的应用,非常突出。它能代替传统的卷材防水,还简化了施工工艺,并且能够长期保持良好的防水性能,不需人工进行维护。从效益上可以说极大的降低了劳动力和材料用量。并且自愈合混凝土采用的材料高度环保、无毒,可以说是新型建筑材料的中坚力量。

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