关于对混凝土裂缝自愈合技术实际运用的探讨

杨思舟

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

关于对混凝土裂缝自愈合技术实际运用的探讨

杨思舟1, 2

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

混凝土是一种混合材料，该材料会随着温度及湿度的变化而发生变形。在变形的过程中，不同材料的变形程度并不同，相互接触的界面会产生初始应力，表现在外就是混凝土裂缝。文章就混凝土裂缝的产生原因及混凝土裂缝自愈合机理进行讨论，总结混凝土裂缝的自愈合技术，以供建筑行业的相关研究提供参考，推进建筑材料的发展。

混凝土裂缝； 自愈合技术； 混凝土

1 对混凝土裂缝自愈合技术探讨的必要性

混凝土裂缝是较常见的一种建筑通病，建筑行业相关专家一直致力于解决混凝土裂缝修复方面的问题，以便有效延长建筑工程的寿命，从根源上遏制各种事故的产生。故对混凝土裂缝自愈合技术的探讨是非常必要的。

2 混凝土裂缝产生的原因及自愈合原理

不可否认的是，混凝土在建筑行业中具有非常重要的地位，是使用量最大的一种材料。而一旦发生混凝土裂缝，显然不利于建筑工程质量的提升。因此，强化对混凝土裂缝进行修复就显得非常重要，而在如何修复的问题上，在混凝土裂缝自愈合技术问世之前，修复工作并非容易，在这项技术出现之后，修复工作则较为顺利。

2.1 混凝土裂缝产生的原因

在建筑工程项目中，经常发生混凝土裂缝，除了由外力作用的影响外，主要是由化学反应引起的裂缝。有2种混凝土结构裂缝是最为常见的类型。第1种主要因为发生碱骨料反应而引起的裂缝；第2种由钢筋的锈蚀原因导致的裂缝。在进行混凝土拌合之后，通常会出现一些碱性离子，这些离子就会与一些活性的骨料发生化学反应并引起体积膨胀，在这股初始应力的作用下，就会使得混凝土出现酥松及开裂的现象。如果发生这种由化学反应引起的裂缝，对其进行修补难度较大。

2.2 混凝土裂缝的自愈合原理

当混凝土出现裂缝缺陷之后，且在没有外界干涉的情况下就能自己修复，使得裂纹获得有效愈合，这就是自愈合，这种技术就是自愈合技术。在技术较为滞后的时期，并不了解混凝土也可以进行自愈合。之后，随着科学技术的进步，专家通过实验发现，混凝土自身确实具有自愈合能力。事实上，各种实践经验也说明混凝土具有自愈合能力，也就是具有自愈合的特点，能对自身出现的裂缝进行修复，即使在没有外界参与的情况下。不过，需要说明的是，混凝土自愈合需要有足够的水分作为支撑，换句话来说，在干燥的环境下，想要实现混凝土裂缝自愈合显然不可能。在混凝土裂缝自愈合裂缝处多有碳酸钙白色晶体存在，这里面包含大量化学以及物理反应在内。例如：混凝土中未水化的水泥颗粒与渗透水作用并在裂缝处产生水泥水化产物；混凝土中微溶于水的CA(OH)2与CO2反应产生碳酸钙在裂缝附近；空气中的灰尘在渗透水中产生的裂缝愈合等；因此可以看出混凝土自愈不管通过何种方式都必须有适量的水分，水是混凝土裂缝自愈合的先决条件。

3 混凝土裂缝自愈合的研究

3.1 仿生自愈合混凝土

在实践中，仿生自愈合混凝土较为常见，指的是在混凝土传统成分中掺入特别组合而成。事实上，是通过向混凝土中掺入两种成分，使得混凝土的成分发生变化，这2种成分有液芯纤维和微胶囊。当完成这2种成分的掺入工作之后，就会逐渐形成自愈合神经系统，且是智能型的。之后，在混凝土受到损伤或外力作用而引发开裂的问题时，相应的修复剂就会发挥作用，对这些裂缝进行修修复，在这过程中实现混凝土功效获得恢复，进而实现其寿命的延长。

3.2 仿生自愈合混凝土的修复效果分析

对于混凝土而言，其自修复行为实际上与动物在受伤后进行自我疗伤相当。从表面上来看，混凝土是无生命的，但是这不意味着混凝土就不具备进行自修复的能力。事实上，混凝土在自修复方面的机理上与动物的骨组织结构恢复相似，当某个方面的材料出现问题时，就通过粘结材料和基材相合成的办法对这部分进行修复，之后，再对破损的地方进行修复，使其恢复再生的功效，在这基础上还有可能形成一种新的复合型的材料。在进行修复时，也会受制于一些因素的影响，甚至能引发较大的影响，即对修复结果产生较为明显的影响。(1)需要注重纤维管和基体材料的匹配性，这方面可以说非常重要。以利用塑料为例，当把纤维管再装入修复剂，并进行嵌入时，并没有发现纤维管出现异常，也就是没有破损的情况发生，不过，整体却不能保持原样，就不能发挥修复的功能作用，自愈合无法获得实现；(2)纤维管的数量要把控到位。当纤维管出现数量太少的情况时，无法发挥完全修复的功能，不过，这不等于说越多越好，如果太多的话也不利于材料发挥作用；(3)对于修复后的强度什么样，与原始的强度相关，也就是与修复剂的粘结强度有较为密切的关系；(4)根据国外专家的研究显示，修复效果还受到其管内的压力影响，种种因素对修复均产生一定的影响。

4 混凝土裂缝自愈合技术在建筑工程中的实际运用

混凝土裂缝自愈合技术目前在建筑工程中已经获得运用，并在提升建筑质量上发挥着重要作用。而使用过后成本也无多大变化，与此同时，也应注意到尽管愈合技术获得较大突破，但是由于混凝土的裂缝问题由来已久，是制约工程界发展其中的主要因素。在当前，随着混凝土强度等级的提高，裂缝处理问题也随着产生，因此，可以说混凝土裂缝自愈合这项技术需要突破的空间还很大。再者，对于混凝土裂缝自愈合技术本身而言，在工程界运用过程中也体现出一定的不成熟性，也就是说需要不断完善，还不够成熟。相对来说，两种混凝土裂缝自愈合技术也就是除微生物仿生自愈合这项技术之外，还有电解沉积自愈合这项技术较为先进，不过这些技术还没有获得全面运用，处于试验探索阶段之中，还没有获得全面运用。

华西六建太阳公元二期一标段项目部在主体建筑的楼板上就运用了这项技术。在以前容易产生微小裂缝(0.5 mm)的大跨度楼板上、管线密集处等部位添加了不含固化剂的环氧树脂(配合比：水171 kg，水泥310 kg，掺和料166 kg，细骨料726 kg，粗骨料1 112 kg，外加剂6.02 kg)。在碱性的环境下环氧树脂硬化得很慢，而未硬化的被已硬化的包裹住，从而形成了自封的胶囊，一旦有裂缝，自封的胶囊易破裂流出，从而将开裂的混凝土粘接在一起。这项技术的使用与之前的相比大量减少了楼板开裂的情况，整个项目在自检过程中未发现有楼板裂缝，而这项技术的成本与使用前成本几乎相同。

5 结束语

混凝土裂缝自愈合技术获得一定程度的突破，目前已经在工程界中获得应用并实现工程质量的提升这是不争的事实，目前仍然存在的问题，需要工程建设人员及专家不断加强研究，促进混凝土裂缝自愈合技术实现更大的提升，并能在工程界发挥更大作用。

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[定稿日期]2016-12-01