科技创新--李福东

1、 自修复混凝土的研究 指导老师：张纪刚 项目负责人：李福东 申请学院：土木工程学院 content 1.项目简介项目简介 2.研究背景研究背景 3.项目特色项目特色 4.实验研究实验研究 5.时间安排时间安排 6.项目经费项目经费 7.预期成果预期成果 8.项目应用项目应用 项目简介 自修复混凝自修复混凝土土是是一一种具有再生功能种具有再生功能 的新型复合材料，是由内含修复剂的的新型复合材料，是由内含修复剂的 空心玻璃短管空心玻璃短管和和混凝混凝土土组成的，当材组成的，当材 料内部发生料内部发生一一定程度定程度上上的损伤时能通的损伤时能通 过释放自身的修复剂来填充过释放自身的修复剂来填充和和愈

2、合混愈合混 凝凝土土的裂缝，使开裂区的强度得到恢的裂缝，使开裂区的强度得到恢 复甚至提高，进行自我修复。复甚至提高，进行自我修复。 修复胶囊修复胶囊 内置胶囊自修复混凝土内置胶囊自修复混凝土 裂缝的发生使胶囊裂缝的发生使胶囊 破裂、修复剂流出破裂、修复剂流出 内含修复剂的胶囊内含修复剂的胶囊 事先埋藏于混凝土内事先埋藏于混凝土内 流出的修复剂流出的修复剂 修复裂缝修复裂缝 研究背景 混凝土的发展已有混凝土的发展已有 100 100 多年的历史，因其抗压强度高、耐多年的历史，因其抗压强度高、耐 久性好、成本低，生产工艺简单等特点已广泛应用于工业久性好、成本低，生产工艺简单等特点已广泛应用于工业

3、与民用建筑、桥梁、道路工程、地下工程、水利水电工程、与民用建筑、桥梁、道路工程、地下工程、水利水电工程、 核电站、港口和海洋工程，并向着大跨结构、高耸结构、核电站、港口和海洋工程，并向着大跨结构、高耸结构、 巨型结构和特种结构渗透，是目前用量最多的建筑材料。巨型结构和特种结构渗透，是目前用量最多的建筑材料。 然而混凝土是一种多孔性的脆性材料，抗拉强度远远然而混凝土是一种多孔性的脆性材料，抗拉强度远远 低于其抗压强度，韧性差，对冲击、开裂的抵抗能力低于其抗压强度，韧性差，对冲击、开裂的抵抗能力 差，在使用荷载和周围环境的影响下不可避免地会产差，在使用荷载和周围环境的影响下不可避免地会产 生微裂纹

4、和局部损伤，轻者会降低结构的防水性，缩生微裂纹和局部损伤，轻者会降低结构的防水性，缩 短其使用寿命，影响结构的整体性和外观；重者则危短其使用寿命，影响结构的整体性和外观；重者则危 及结构的安全。及结构的安全。 在可预见的将来，混凝土仍然是一种现代建设不可缺少的建筑材在可预见的将来，混凝土仍然是一种现代建设不可缺少的建筑材 料。随着现代材料科学的不断进步，混凝土已逐渐向高强、高性料。随着现代材料科学的不断进步，混凝土已逐渐向高强、高性 能多功能和智能化方向发展，混凝土结构也趋于大型化和复杂化。能多功能和智能化方向发展，混凝土结构也趋于大型化和复杂化。 项目特色 过去对混凝土材料的修复形式主要是事

5、后维修和定时维修，过去对混凝土材料的修复形式主要是事后维修和定时维修， 通常采用的措施有：往裂缝内灌水泥浆，环氧树脂；聚合通常采用的措施有：往裂缝内灌水泥浆，环氧树脂；聚合 物浸渍；缝合、钻孔堵塞；布置限裂钢筋，采用预应力锚物浸渍；缝合、钻孔堵塞；布置限裂钢筋，采用预应力锚 索等等。随着现代社会向智能化发展，这种停留在被动和索等等。随着现代社会向智能化发展，这种停留在被动和 计划模式下的修复方式已不能完全适应现代多功能和智能计划模式下的修复方式已不能完全适应现代多功能和智能 建筑对混凝土材料提出的要求。建筑对混凝土材料提出的要求。 自修复混凝土材料属于智能材料范畴，它是在混凝土基体自修复混凝土

6、材料属于智能材料范畴，它是在混凝土基体 中掺入修复胶囊，胶囊内含有可流动的物质中掺入修复胶囊，胶囊内含有可流动的物质修复胶黏修复胶黏 剂，形成智能型自愈合网络系统。在外界荷载作用下，一剂，形成智能型自愈合网络系统。在外界荷载作用下，一 旦混凝土基体开裂，部分胶囊破裂，胶黏剂流出并渗入裂旦混凝土基体开裂，部分胶囊破裂，胶黏剂流出并渗入裂 缝处凝结，从而实现混凝土裂缝的愈合。缝处凝结，从而实现混凝土裂缝的愈合。 实验方案 本项目实验采用试验研究与理论结合的方法进行，在研究中充分本项目实验采用试验研究与理论结合的方法进行，在研究中充分 利用实验室资源，运用动手能力利用实验室资源，运用动手能力和和理论

7、分析能力。理论分析能力。 具体的研究方法如具体的研究方法如下下： 1 1、采用常规试验方法分析砂、石、减、采用常规试验方法分析砂、石、减水水剂、胶粘剂的物理剂、胶粘剂的物理 性能性能 2 2、研究自修复混凝、研究自修复混凝土土的工作性的工作性 3 3、研究自密实混凝、研究自密实混凝土土配合比配合比 4 4、研究、研究6 6种胶粘剂（环氧树脂胶粘剂、氯丁万能胶胶粘剂、聚氯种胶粘剂（环氧树脂胶粘剂、氯丁万能胶胶粘剂、聚氯 乙烯胶粘剂、乙烯胶粘剂、氯丁橡胶胶粘剂和丙烯酸酯、氰基丙烯酸脂胶粘剂氯丁橡胶胶粘剂和丙烯酸酯、氰基丙烯酸脂胶粘剂 和聚氨酯、环氧树脂和超强力胶玻璃纤维管和聚氨酯、环氧树脂和超强力

8、胶玻璃纤维管 ）对自修复混凝）对自修复混凝土土的的 工作性的影响工作性的影响 5 5、 采用不同胶囊尺寸、大小对自修复混凝采用不同胶囊尺寸、大小对自修复混凝土土的影响的影响 时间安排 项目进度时间安排：项目进度时间安排： 1.2010 1.2010年年1 1月月1010日日 2010 2010年年3 3月月1616日日 文献查阅、试验设计、绪论完成文献查阅、试验设计、绪论完成 2.2010 2.2010年年3 3月月 1616日日 2010 2010年年9 9月月 1 1日日 试验及理论分析试验及理论分析 . .20102010年年9 9月月1 1日日 2010 2010年年11 11月月 1

9、 1日日 论文写作论文写作 .2010.2010年年11 11月月1 1日日 2010 2010年年1212月月 1010日日 整理论文，准备结题答辩整理论文，准备结题答辩 项目经费 青岛理工大学大学生科技创新项目（活动）经费预算表青岛理工大学大学生科技创新项目（活动）经费预算表 活动名称活动名称 自修复混凝土研究自修复混凝土研究负责人负责人李福东李福东 物品名称物品名称用途用途单价单价数量数量合计（元）合计（元）备注备注 脱水脱水T31T31 环氧树脂环氧树脂 试验材料试验材料 2323元元/ /公斤公斤5 5公斤公斤115115无无 E44E44环氧树脂环氧树脂试验材料试验材料2525元元

10、/ /公斤公斤5 5公斤公斤125125无无 氯丁万能胶氯丁万能胶试验材料试验材料200200元元/ /桶桶1 1桶桶200200无无 聚氯乙烯胶黏剂聚氯乙烯胶黏剂试验材料试验材料2020元元/ /公斤公斤5 5公斤公斤100100无无 32.5R32.5R硅酸盐水泥硅酸盐水泥试验材料试验材料330330元元/ /袋袋1 1袋袋330330无无 FDNFDN萘系减水剂萘系减水剂试验材料试验材料200200元元/ /袋袋1 1袋袋200200无无 玻璃管玻璃管试验器材试验器材200200元元/ /米米5 5米米10001000无无 项目经费 测量及配套工具测量及配套工具试验材料试验材料200200元元/ /套套1 1套套200200无无 玻璃刀及配套工具玻璃刀及配套工具试验器材试验器材300300元元/ /套套1 1套套300300无无 煤灰煤灰试验材料试验材料200200元元/ /吨吨0.50.5吨吨100100无无 称及相关器材称及相关器材试验器材试验器材300300元元/ /套套1 1套套300300无无 商品混凝土商品混凝土试验材料试验材料400400元元/ /立方米立方米1 1立方米立方米400400无无 压强计压强计试验器材试验