[发明专利]一种在干湿循环下具有裂缝自愈合能力的混凝土材料

说明书

本发明公开了一种在干湿循环下具有裂缝自愈合能力的混凝土材料，其包括水泥、矿粉、粉煤灰、石英砂、PVA纤维、水和减水剂；其中，水泥、矿粉与粉煤灰的质量比为0.15∶0.15∶0.70，且水泥、矿粉、粉煤灰用于混合形成凝胶材料；石英砂与凝胶材料的质量比为0.40∶1，水与凝胶材料的质量比为0.25∶1；PVA纤维的体积分数为凝胶材料的2.00％；减水剂为水泥、矿粉、粉煤灰、石英砂和水总重的0.20％。该材料损伤后，在氯盐干湿循环腐蚀条件下，经过一段时间后裂缝宽度减小，数量变少；所制得材料在二次加载后，力学性能有明显的回升，说明这种新型混凝土材料具有一定的自愈合能力，耐久性好，在干湿循环环境下具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种在干湿循环下具有裂缝自愈合能力的混凝土材料。

背景技术

著名的“五倍定律”诠释了耐久性问题所带来的间接损害，即不同腐蚀状况下所产生的修复费用以新建混凝土结构所花费用为基数以5的幂次逐级增加。自愈合是指一种材料无需任何干预即可感知和恢复/修复内部损伤的能力。通常情况下,混凝土毫米级的裂缝宽度是无法仅依靠自身进行愈合的只能使用内置纤维以及细菌孢子等被动地进行裂缝自愈合和自修复。在混凝土中掺入适量纤维的情况下可实现多条微细裂缝平稳展开、呈现超高的韧性。大量密集微裂缝的展开﹐不仅极大地提高了材料的延性及韧性,同时也为裂缝的自愈合提供了极其有利的条件,这对提高材料的耐久性和安全性,延长结构的使用寿命和减少后期维护成本等至关重要。

氯盐干湿循环腐蚀是研究混凝土材料耐久性中不可忽视的重要方面。沿海及近海地区的普通钢筋混凝土结构构件不仅承受车船碰撞、风浪拍打以及地震等作用，同时还面临各种恶劣的腐蚀环境影响，如海洋环境高浓度氯盐的腐蚀、潮汐区和浪溅区的干湿循环等。在服役期间不可避免的会产生裂缝，为有害物质侵蚀提供便捷通道，导致钢筋锈蚀膨胀和混凝土损伤剥落等问题，严重降低了结构的耐久性。这些地区的混凝土材料由于干湿循环环境下的氯盐腐蚀而导致的劣化破坏问题非常突出。为了让这种具备智慧的自愈合混凝土在海洋环境中投入使用，研究一种在模拟海洋环境最不利的干湿循环下氯盐腐蚀条件下具有裂缝自愈合能力的混凝土材料便尤为重要，也是一种未来混凝土发展的趋势，更是一道难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种实施可靠、制备便利且在干湿循环下、氯盐腐蚀条件下具有裂缝自愈合能力的在干湿循环下具有裂缝自愈合能力的混凝土材料。

为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：

一种在干湿循环下具有裂缝自愈合能力的混凝土材料，其特征在于，其包括水泥、矿粉、粉煤灰、石英砂、PVA纤维、水和减水剂；

其中，水泥、矿粉与粉煤灰的质量比为0.13～0.17∶0.13～0.17∶ 0.60～0.80，且所述水泥、矿粉、粉煤灰用于混合形成凝胶材料；

另外，石英砂与凝胶材料的质量比为0.35～0.45∶0.95～1.05，水与凝胶材料的质量比为0.20～0.30∶0.95～1.05；

PVA纤维的体积分数为凝胶材料的1.90％～2.10％；

减水剂为水泥、矿粉、粉煤灰、石英砂和水总重的1.90％～2.10％。

作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述水泥、矿粉与粉煤灰的质量比为0.15∶0.15∶0.70，且所述水泥、矿粉、粉煤灰用于混合形成凝胶材料；

石英砂与凝胶材料的质量比为0.40∶1，水与凝胶材料的质量比为0.25∶1；PVA纤维的体积分数为凝胶材料的2.00％；减水剂为水泥、矿粉、粉煤灰、石英砂和水总重的0.20％。

作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述水泥为P·O 42.5R 硅酸盐水泥，其比表面积为330.0m²/kg，初凝结时间和终凝时间分别为120min和150min，其具有良好的安定性。