自愈合混凝土施工技术研究

吴风稳 刘文旭 杨成玉

【摘要】混凝土裂缝问题是一个技术问题，由于水泥的广泛使用，在施工中采取了一些解决方法，虽然取得了一些成果，但裂缝问题仍然得不到有效解决，甚至成为混凝土质量问题的头等大事。因此，有必要采取应对施工建设的措施，加强研究，尽快减少裂缝。当前混凝土裂缝自愈合的研究还处于初期阶段，因此为了进一步发展混凝土裂缝的自愈合技术，建设人员需要进行不断地研究与创新。本文简要介绍了几种常见的混凝土自愈合技术，并分析了混凝土自愈合技术现有的问题，虽然混凝土自愈合技术也有一定的问题，但在混凝土施工建筑的普遍趋势下，自愈合技术蕴含着巨大的可能性。

【关键词】混凝土;自愈合;施工技术【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

自愈合混凝土需要使用一些材料，解决渗漏，防止裂缝，确保干燥环境，确保混凝土结构整体安全性。在长期的工程实践中，需要研究自愈混凝土的结构技术，与设计单位合作处理了技术的主要问题。如果裂缝出现在混凝土上，不及时修复，不仅会影响材料的正常使用，还会导致建筑的使用寿命。考虑到上述问题，国内外许多学者开始研究混凝土裂缝的修复，形成了一整套建设方法和相关技术，以防止混凝土裂缝的不利影响。目前有两种修复裂缝的方法：一种是传统的事后维修或定期维修。另一个是自我修复，即在早期阶段控制和修复混凝土裂缝，以防止裂缝的发生。

1、自愈合混凝土的特性

自愈合防水混凝土意味着按比例添加混凝土的防水剂完成混凝土的灌注后，混凝土的渗透性将大幅降低。添加剂的添加会使混凝土中的化学物质发生反应，微细较长的结晶通过渗透结晶化在混凝土主体中生成，减小裂缝，使混凝土的内部间隙紧凑化。混凝土硬化后，结晶性化学物质进入休眠状态，再次引起化学反应，生成新的结晶，直到水再次渗透（例如通过新的裂缝渗透的水）。只要有外部浸水的环境，混凝土中的结晶化就会持续生长，完全保证与混合物混合的混凝土的高紧凑性和裂缝自愈合。当混凝土充满水时再次反应的这种性能，使混凝土通过防水混合剂具有自愈合能力。自愈合混凝土的建造技术含有防水材料，随着水泥之间的间隙向外侧膨胀直到充满。基于这种材料，混凝土总是不溶于水，当它注满水时，会生成具有强大生长能力的晶体。遇到水，瞬间呈现发育状态，无水干燥环境保持休眠状态，实现主要结构和防漏共存，拯救碱凝聚反应、波特兰水泥过度水合热、使用时超高负荷下裂缝引起的混凝土裂缝等疾病。如果由于混凝土硬化、收缩或者外部环境的地震等原因发生裂缝，水就会进入混凝土，再次引起化学反应，生成新的晶体，使裂缝变得紧凑，充满。这种裂缝自愈合能力不仅是晶体技术最独特实用的特征之一，而且有助于极大降低混凝土的长期维护和维修成本。自愈合致密的混凝土防水施工技术，可以妥善解决地下混凝土基础建设前、中、后的问题。在使用过程中，它需要在建筑工地中混凝土混合车间增加防水结晶混合，而不涉及工具。在混凝土中混合防水晶体，会增加建筑物的有效空间。与这种防水技术相比，传统防水的性能自建成以来开始下降，损伤已经存在。但是，注满水后生长的结晶，会填补通过与混凝土混合可以永久防水的混凝土缝隙。同时，注入混凝土后，使用结晶表面处理剂可以实现壁面防水。具体的自我修复技术和分类方法有很多。根据修复原理，自愈合混凝土技术相关特性很容易被引入。

2、环境对混凝土自愈合能力的影响

2.1温度和湿度对于混凝土自愈性的影响

混凝土的环境很复杂，会影响自愈合能力。一旦水泥周围的温度和湿度发生变化，水泥中的水也会发生相应的变化。如果水泥连续失去水，水泥本身可能会收缩。由于水的损失引起的水泥的收缩后，裂缝自然会发生在混凝土本身上。这个裂缝的宽度与水引起的收缩程度直接相关，也就是说，引起的收缩程度越高，裂缝就越大。低温期间对土壤建设有好处。温度对混凝土自愈合的主要效果在于混凝土自身。另外，湿度环境对自愈合的影响，发现相对湿度增加时其影响越发明显，强度恢复率随水泥含量的增加而增加，自愈合率随时间的增加而减少。在潮湿的环境，有助于混凝土裂缝的自愈。温度会引起混凝土裂缝，裂缝宽度的增加会影响混凝土的自愈合。

2.2其他环境因素对于混凝土自愈性的影响。

其他环境因素主要是指水压和其他化学元素的PH值对混凝土自愈合的影响。但是在实际应用中，混凝土不符合水压和其他化学元素的PH值的存在条件，且水压和其他化学元素的PH值对受损结构的修复效果不符合结构修复的要求。因此，有必要进一步探索能够在混凝土中水压和其他化学元素的PH值，将结构物修復到更大的范围。研究表明，这种影响主要影响由混凝土裂缝产生的碳酸晶体的合成。PH值为微酸性时，满足碳酸产品的形成条件，而PH值稍为酸性时，有时不能使碳酸结构凝结，导致混凝土自愈合失败，其他化学元素相同。但是，水压主要受物理力表面的影响，可能会引起混凝土裂缝的增加，从而影响混凝土的自愈合。

3、混凝土自愈合技术简介

3.1自然自愈合

关于混凝土的自然自愈合，影响其自愈效果的主要因素包括物质因素、环境因素、裂缝因素等。因此，国内外早期学者主要通过改变自然自愈合的环境因素和物质因素来促进混凝土的自愈效果，进行了更多关于自然自愈合的研究。但是，由于时代的进步和自然自愈合混凝土的自愈效果不明显，需要很长的时间，更多的学者开始研究通过加入物质促进自愈的方法。自愈合是指加速水分补给，或者进一步反应生成新的反应生成物，填补混凝土损伤部分。给无水分或无足够的水泥裂缝补给水分的过程。其中，水泥材料的组成、温度和湿度以及裂缝宽度在自愈合效果中起着重要的作用。

3.2微生物自愈合

自愈合混凝土含有增殖所需的活性微生物菌和原料（乳酸钙等）的微生物。一旦出现裂缝，混凝土在适当的环境条件（风、雨等）的刺激下破碎，活性微生物在水泥类材料的环境中代谢，产生碳酸钙沉淀。微生物自愈合的技术要求：微生物必须是碱性抗性微生物。除碳酸钙外，微生物还会影响其他代谢产物的混凝土本身的性能。微生物的营养素不会影响水泥的水分补给和混凝土的其他特性。微生物的生命周期必须与混凝土结构的生命周期相等。微生物自愈合技术的优点是能有效地提高抗冻性、抗氧化性和抗侵蚀性，以及减少混凝土吸水。其缺点是混凝土的加固会因碱性环境的损伤而受到不良影响。

3.3纤维胶液管自愈合

根据创伤自愈结构，发明了内置纤维粘合剂在自愈合混凝土上，将填充了聚合物修复黏合剂的纤维管，减少裂缝。当混凝土发生裂缝时，聚合物粘合剂流出，裂缝一起粘接。将含有修补剂的纤维胶液管混合到混凝土材料中。如果在外力的作用下混凝土破裂，部分纤维胶液管中纤维会损坏，修复剂会渗透到裂缝中，混凝土裂缝可能会再次自愈，从而提高混凝土材料的强度恢复率。国内外的研究结果表明，不同程度受损混凝土，以不连续的短纤维或连续长纤维为加强材料，均匀混合在混凝土中，嵌入式管状载体提供的修复剂可以达到自愈的目的。纤维可以改善拉伸性能差和混凝土延性不良的缺点。用纤维增强混凝土自愈合混凝土研究有很多，所以一定要选择合适的材料。纤维胶液管的技术要求修理过的纤维与混凝土基体之间的性能匹配，特别是机械特性的匹配。修理过的纤维和混凝土材料的温度膨胀系数应该很接近。修复后的纤维必须化学稳定，可以长期保存，并具有相同的强度而不影响混凝土的性能。修复剂具有简单的固化条件、稳定的化学特性、良好的耐久性和流动性。

3.4微胶囊自愈合

微胶囊自愈合意味着修复剂被封入微胶囊，在混合中均匀分散在混凝土中。混凝土破裂后，微胶囊损坏，释放修复剂。为了包裹环氧树脂明胶作为囊体材料，包裹新材料的丙烯酸树脂，修复剂集中催化剂后，经过聚合反应，使裂缝面凝固。其中，微胶囊的材料和尺寸、涂层修复的剂量以及其他因素在混凝土修复中起着重要的作用。为了自我修复评价，向混凝土中添加了材料。发现微胶囊修复的量有限，微胶囊之间的结合强度应该比胶囊大，而不是绕过胶囊，从而将微胶囊嵌入水泥基材料中的自愈合技术。研究表明，用该自愈剂胶囊制备的标本的压缩强度在后增加，对黏结容器进行改良。即把修复剂封入微胶囊，混合时均匀分散在混凝土中。混凝土破裂后，微胶囊损坏，释放出修复剂，使裂缝表面变硬。微胶囊化简单，可以使混凝土的寿命延长，可以减少维护和修理费用。自愈合混凝土可以适当地加强和降低建造成本。自愈合混凝土对环境的适应性很强，可以减少地震、沙尘暴、爆炸和其他灾害的损失。其缺点是微胶囊量少时，修复效果不明显。如果增加微胶囊的话，成本会变高，混凝土结构的强度会受到负面影响。很难把握需要长期实验研究的平衡点。很难掌握微胶囊的壁厚。如果较厚，混凝土出现裂缝，微胶囊壁可能会损坏，无法释放修复剂。如果薄的话，一些零件会在混合或建设中损坏，失去自愈合的效果。

4、混凝土自愈合技术所存在的问题与发展

目前，我国对自愈合混凝土的研究还处于起步阶段，发展还不成熟。考虑混凝土成分（特别是水泥材料）对不同环境条件下裂缝自愈能力的影响，研究了不同环境条件下裂缝自愈的激发条件和动态过程，在目前具体的自愈合技术研究中，很少研究各种环境因素的结合效果。为了模拟混凝土的实际工作环境，有必要强化各种环境因素对开裂混凝土自愈合的结合效果。另外，在施工现场有很多问题，对于裂缝自愈的最佳环境没有明确的规格。（1）自愈合混凝土的强度和耐久性得不到保证。（2）目前没有明确的数据表明不同强度的混合。混凝土完全自愈所需的期间和不同的深度和宽度以及最合适的培养环境和裂缝。（3）由于混凝土自我愈合的研究还处于第一阶段，因此无法提供证明它的相当的数据。但是，目前的研究以混凝土中的铁的应用为中心进行了研究，但对建设来说不方便且价格昂贵。自愈合混凝土对开始修复这一问题没有完美的解决办法。自愈合混凝土材料也要进行选择，目前，虽然有一些具有良好自愈效果的胶粘剂，但它们并不理想。所以要进一步加快研究，宁缺毋滥，不选择会对混凝土构件的强度产生不良影响的材料。

另外，为了使建设变得容易，其一切都需要进一步改善，因为大多数恢复功能只能使用一次。但是与纤维胶粘剂管的自愈合相比，微胶囊的自愈合基本上具有可以修复两次地更均匀分布等一些优点，但仍然不能很好地解决实用工程的问题，自愈后混凝土耐久性的提高还没有解决。自愈合混凝土有以下缺点：（1）自然自愈合受湿度、温度、裂缝大小等的影响较大，其自愈合能力不强。（2）微胶囊的自愈合受修复材料的种类和胶囊大小的影响。一旦混凝土出现裂缝，微胶囊就不能为了赶上填补裂缝而损坏。即使混合混凝土也不能保证胶囊不会损坏，胶囊的壁厚也成为问题。（3）纤维胶粘剂管的自愈合结构，影响混凝土结构的工作性很复杂。（4）微生物自愈合也受外部环境的影响很大，对环境的PH值要求高，由于要不停监测环境，所以这种技术修复周期过长。但是，混凝土自愈合提供了一种修复裂缝和有效延缓潜在危险的新方法。系统避免了外部维修的高成本，节约了建筑结构的运营成本，延长了混凝土材料的使用寿命，确保建筑物的安全性和提高耐久性极为重要。

结语：

混凝土的環境很复杂，会影响自愈能力。目前，在混凝土自愈合相关环境因素的研究中，存在一些亟待解决的问题。目前，各种环境因素对混凝土自愈合能力的影响很大，且这种技术暂时没有规避环境影响的办法。因此，有必要进一步研究混凝土裂缝自愈合的环境影响因素，为混凝土建筑创造最佳的环境条件，确保混凝土结构的安全和使用寿命。混凝土自愈合技术可以延长混凝土的寿命，节约人工维护的成本。具体的自愈合技术还在研究中，但是自愈合混凝土技术在未来将会被广泛地应用。

参考文献：

[1]武少赟，王立成.混凝土裂缝自愈合研究进展综述[J].混凝土与水泥制品，2018，45（11）：6-12.

[2]石宝存，张士萍，陈玮，等.不同环境下混凝土裂缝自愈合的研究现状及发展[J].建材发展导向，2019，41（2）：101-103.

[3]朱研文，高文倩，姜涛，等.裂缝自愈合混凝土研究现状与发展趋势[J].建筑工程技术与设计，2018，6（14）：73.

[4]杨敏毅，曾俊杰，王胜年，等.渗透结晶材料对混凝土裂缝自愈合的影响[J].硅酸盐通报，2017，36（10）：42-47，54.

[5]李厚祥，唐春安.混凝土裂缝自愈合特性研究[D].武汉：武汉理工大学，2010.

[6]李博超，郑爽.建筑工程施工中混凝土浇筑施工技术研究[J].中国室内装饰装修天地，2020，000（001）：61.

[7]程东辉，潘洪涛.混凝土裂缝自动愈合机理研究[J].森林工程，2010（9）：10-11.

[8]姚武，钟惠.混凝土损伤自愈的机理[J].材料研究，

2010（11）：113-114.