摘 要

传统水泥混凝土具有容易产生裂缝、力学强度低、耐久性不好等缺陷，已经不能满足当下工程建筑的要求，而加入功能型外加剂能够加快水泥基材料的自修复进程，从而提高其耐久性。本论文研究了功能络合剂与不同胶凝材料、矿物掺合料之间的协同作用（配伍性）对水泥基材料自修复效果的影响，通过平板实验、凝结时间测试、抗折抗压实验、吸水率测试、 SEM测试以及冻融实验探明了功能络合剂与不同胶凝材料、矿物掺合料的配伍性对混凝土自修复能力的影响规律，主要结论如下：

1）络合剂和矿物掺合料中掺入不同水泥对混凝土裂缝自修复有一定的影响，从不同水泥愈合效果来看：华新水泥≈海螺水泥gt;亚东水泥；

2）络合剂和矿物掺合料的掺入能提高水泥基材料的自修复性能，由实验可得出粉煤灰的修复效果比矿粉好；

3)络合剂以及矿物掺合料的掺入能够在一定程度上提高水泥基材料的的力学性能。实验证明：当络合剂掺量为0.5%时，抗折抗压强度提升最大，其中矿粉提高力学性能的效果优于粉煤灰；

4）络合剂和矿物掺合料的掺入会延缓水泥的初凝和终凝时间，且在一定范围内络合剂掺量越高延缓效果越明显；不同类型的矿物掺合料对水泥缓凝效果不同，粉煤灰的延缓时间大于矿粉；

5）在水泥基材料中掺入络合剂和矿物掺合料能够提高其抗冻融能力。在冻融循环后，水泥试块的质量损失、孔隙率变化、力学损伤相比于空白试样均减小。

关键词：混凝土；络合剂；力学性能；自修复；耐久性

Abstract

Traditional cement concrete is prone to defects such as cracks, low mechanical strength, durability is not good, which can't meet the requirements of the engineering construction, and adding the functional admixture can speed up the process of self-healing cement base material, so as to improve its durability. This paper studied the synergy of complexing agent and different cementing materials between the mineral admixtures (compatibility) of cement based materials, from the experiments of the repair flat test, setting time, flexural tests compressive experiment, water absorption test, SEM test and freeze-thaw experiment, The influence of functional compatibility agent and different cementitious materials and mineral admixtures on the self-repairing ability of concrete was proved,, the main conclusions are as follows:

1. the complexing agent and blended with different mineral admixtures cement has a certain influence on concrete crack self-healing, from the effect of different cement healing: huaxin cement materia≈l conch cement gt; dongya cement;
2. the mixed complexing agent and mineral admixtures can improve the self-healing performance of cement base material, from the repair effect ,we can see that fly ash is better than mineral powder;
3. to a certain extent ,the mixed complexing agent and mineral admixtures can improve the mechanical properties of cement base material. Experimental results show that when the complexing agent content is 0.5%, the flexural compressive strength maximum increase, the mineral powder to improve the effect of the mechanical performance is better than that of fly ash;
4. the mixed complexing agent and mineral admixture will delay the initial setting and final setting time of cement, and within a certain range of complexing agent dosage, the higher the proportion is, the more obvious the delay effect is ;Different types of mineral admixtures on cement retarding effect is different, the delay time of fly ash is greater than the mineral powder;
5. adding complexing agent and mineral admixtures in cement base material can improve its freezing-thawing resisting ability. After freezing and thawing cycle, the mass loss of cement block, porosity change and mechanical damage compared to the blank sample are reduced.

Keywords: Concrete; Complexing agent. Mechanical properties; Selfrepairing; durability

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2混凝土裂缝的形成及危害 1

1.2.1混凝土裂缝的形成原因 1

1.2.2混凝土裂缝的危害 2

1.3混凝土自修复的研究现状 3

1.3.1混凝土自修复的分类及优缺点 3

1.3.2混凝土裂缝自修复的研究现状 4

1.3.3自修复混凝土耐久性的研究现状 4

1.4 本文研究目的与主要研究内容 5

第2章 实验部分 7

2.1 实验原料 7

2.2 实验仪器 7

2.3 实验方法 7

2.3.1 掺入络合剂的水泥砂浆和净浆的制备 7

2.3.2 平板试样的制备 8

2.3.3 抗冻融循环实验 9

2.4 性能测试 9

2.4.1凝结时间测试 9

2.4.2 力学强度测试 10

2.4.3 孔隙率测试 10

2.4.4 裂缝自修复测试 11

2.4.5 SEM表征 11

第3章 结果与讨论 12

3.1络合剂掺量和掺合料种类对水泥凝结时间的影响 12

3.2 络合剂和掺合料对水泥砂浆裂缝自愈合的影响 13

3.2.1 络合剂对不同水泥砂浆裂缝自愈合的影响 13

3.2.2 络合剂和不同掺合料对水泥砂浆裂缝自愈合的影响 14

3.3络合剂掺量和掺合料种类对水泥砂浆力学性能的影响 16

3.3.1抗折强度 16

3.3.2抗压强度 18

3.4.1 质量损失 20

3.4.2 力学损失 20

3.4.3 总孔隙率变化 21

3.5 络合型水泥砂浆微观结构分析 22

3.6 修复反应产物分析 24

第4章 结论 26

参考文献 27

致 谢 29

第1章 绪论

1.1引言

21世纪随着中国经济的飞速发展，混凝土已经成为建筑行业主要的结构材料，被广泛的应用于道路、住宅、水电站、地下工程等各种设施的建设^[1]。而传统的砂石骨料，水和水泥制备的混凝土材料远远不能满足建筑工程的性能需求。如混凝土材料的水化过程因温度、湿度的变化产生的体积应力收缩开裂，内部细孔较大导致的抗渗性能^[2]降低等缺点，这些病害一旦不能得到及时的修复，就会加剧混凝土材料性能的衰退，严重的影响建筑的使用安全和寿命。

为解决传统混凝土的本身性能缺陷，如水化放热大，内部孔径大和易开裂等，改善混凝土传统配方，在混凝土里面掺入一些化学矿物添加剂（引气剂、缓凝剂、矿粉、粉煤灰等）能够优化混凝土内部结构，减少裂缝的产生，从而延长混凝土的使用寿命^[3]。但混凝土随着服役时间的延长，外部因素（外力荷载、冻融破坏和离子侵蚀等）和自身的特性，其会产生裂缝，裂缝的产生加速的有害离子的侵入，降低材料的力学性能和建筑结构安全。而传统被动的事后修复^[4]，不仅消耗大量的人力和物力，而且容易发生二次病害，有些极端环境下建筑的人为事后修复根本无法正常进行，如核电站、地下工程和水库等。这时候就需要一种能自主修复损害的混凝土—自修复混凝土^[5]，损伤能及时修复，延长材料的使用寿命，降低后期人工修复的费用，保障建筑结构的安全。