工程水泥基复合材料自愈合过程与产物
2011-12-03阚黎黎施惠生瞿广飞
同济大学学报(自然科学版) 2011年10期
阚黎黎,施惠生,瞿广飞,宁 平
(1.同济大学 先进土木工程材料教育部重点实验室,上海200092;2.昆明理工大学 环境科学与工程学院,云南 昆明650093)
因荷载、高温下的体积变化、徐变、收缩以及冻融循环等因素导致的水泥基材料开裂一直是建筑工程界不可避免的问题[1],开裂不仅影响了材料的力学性能,更为重要的是裂缝为腐蚀性介质的侵入提供了通道,由此加速了水泥基材料的破坏及钢筋的锈蚀,从而影响了水泥基材料的耐久性.因此,寻找一种无需外界干扰自身就能够愈合裂缝的新型水泥基材料变得极为迫切.
在无外界作用情况下,材料本身具有自我恢复,令裂纹愈合的能力,称为自愈合.1836年,法国科学院(Academy of Science)发现了潮湿环境下混凝土细小裂缝的自愈合现象[2].试验结果证实[3-5],由于裂缝的自愈合导致了裂缝处渗水量的减少.裂缝自愈合减少了裂缝的宽度,从而提高了材料的耐久性以及力学性能,这对于防水结构以及延长基础设施的使用年限至关重要.目前,虽然自愈合现象已被广泛研究,但有关自愈合过程以及自愈合产物的研究却很少涉及.
基于微观力学设计的工程水泥基复合材料
(ECC)是一类在纤维掺量极低的情况下(通常纤维体积掺量为2.0%或以下)实现多裂缝平稳展开[6-8],呈现出极高延展性的新型纤维增强水泥基复合材料,其高于3.0%的应变能力(图1[9])是普通混凝土的几百倍.从图1中也可以看出,即便是在较高应变的破坏下,裂缝宽度……
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