自修复和自愈合混凝土自修复和自愈合混凝土SSelf-healingandSelf-repairingelf-healingandSelf-repairingConcreteConcrete1.1.自愈合混凝土的研究背景自愈合混凝土的研究背景2.2.自愈合混凝土的概述自愈合混凝土的概述3.3.自愈合混凝土的分类自愈合混凝土的分类3.13.1自然自愈合自然自愈合3.23.2微生物自愈合微生物自愈合3.33.3纤维增强自愈合纤维增强自愈合3.43.4微胶囊自修复微胶囊自修复4.4.自愈合混凝土常用材料自愈合混凝土常用材料5.5.自愈合混凝土展望自愈合混凝土展望1.1.自愈合（自修复）混凝土研究背景自愈合（自修复）混凝土研究背景•水泥混凝土路面具有强度高，稳定性好水泥混凝土路面具有强度高，稳定性好、耐久性好、使用寿命长、养护费用少等、耐久性好、使用寿命长、养护费用少等优点。但是目前硅酸盐水泥和普通硅酸盐优点。但是目前硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥混凝土在使用过程中容易出现发生：水泥混凝土在使用过程中容易出现发生：碱骨料反应产生膨胀应力使混凝土自身胀碱骨料反应产生膨胀应力使混凝土自身胀裂、水化热过高结构混凝土产生内应力造裂、水化热过高结构混凝土产生内应力造成裂缝以及在使用期间超高载荷下产生裂成裂缝以及在使用期间超高载荷下产生裂缝等病害。缝等病害。水泥混凝土常见病害实例图•截至截至20142014年底，中国公路总里程达到年底，中国公路总里程达到446.39446.39万公里，较万公里，较20132013年末增加年末增加10.7710.77万公里，养护经费支出万公里，养护经费支出469.2469.2亿亿元，增长了元，增长了20.31%20.31%[1][1]。。表1：2013-2014年中国收费公路支出构成(单位：亿元)[1]2.2.仿生自愈合（自修复）混凝土概述仿生自愈合（自修复）混凝土概述•自愈合混凝土是模仿动物的组织结构受自愈合混凝土是模仿动物的组织结构受创伤后的再生，恢复机理，采用修复胶创伤后的再生，恢复机理，采用修复胶粘剂和混凝土材料相复合的方法，对材粘剂和混凝土材料相复合的方法，对材料损伤破坏具有自修复和再生的功能，料损伤破坏具有自修复和再生的功能，恢复甚至提高材料性能的一种新型复合恢复甚至提高材料性能的一种新型复合材料。材料。3.3.自愈合混凝土分类自愈合混凝土分类•根据修复原理，自愈合混凝土可分为根据修复原理，自愈合混凝土可分为::自然自愈合自然自愈合微生物自愈合微生物自愈合纤维胶液管自愈合纤维胶液管自愈合微胶囊自愈合微胶囊自愈合[2][2]3.13.1自然自愈合自然自愈合•自然自愈合是指混凝土损伤部位中未水自然自愈合是指混凝土损伤部位中未水化或水化不充分的胶凝材料加速水化或化或水化不充分的胶凝材料加速水化或进一步反应生成新的反应产物弥进一步反应生成新的反应产物弥合裂缝的过程合裂缝的过程[3][3]。。3.23.2微生物自愈合微生物自愈合•微生物自愈合指：用硅胶、聚氨酯或者微生物自愈合指：用硅胶、聚氨酯或者多孔的黏土颗粒来封装活性微生物细菌多孔的黏土颗粒来封装活性微生物细菌和其生长所需原料，在搅拌初期加入混和其生长所需原料，在搅拌初期加入混凝土中，裂纹出现时，在适宜的环境条凝土中，裂纹出现时，在适宜的环境条件下，载体破裂，活性微生物在水泥基件下，载体破裂，活性微生物在水泥基材料环境下进行新陈代谢产生方解石材料环境下进行新陈代谢产生方解石（（CaCOCaCO33）沉淀）沉淀，，达到愈合裂纹的目达到愈合裂纹的目的。的。细菌矿化机理[4]水泥基材料活性微生物细菌自主愈合体[5-7]图为微生物矿化产物SEM图[4]微生物自愈合微生物自愈合混凝土修复实例微生物自修复技术要求：微生物自修复技术要求：（（11）微生物必须是耐碱细菌。）微生物必须是耐碱细菌。（（22）微生物分解营养物质必须是在有氧条件下）微生物分解营养物质必须是在有氧条件下（需氧型（需氧型细菌）。细菌）。（（33）微生物除代谢）微生物除代谢CaCOCaCO33外外无其他代谢产物无其他代谢产物或者其余代谢或者其余代谢产物对混凝土本身性能无影响。产物对混凝土本身性能无影响。（（44）微生物营养物质不影响水泥水化及混凝土）微生物营养物质不影响水泥水化及混凝土其它性能。其它性能。3.33.3纤维胶液管自愈合...
