项目名称: 新型有机微胶囊混凝土自修复复合材料及自愈合机理

项目编号: No.50878131

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2009

项目学科: 医药、卫生

项目作者: 倪卓

作者单位: 深圳大学

项目金额: 36万元

中文摘要: 本研究在自修复混凝土中采用有机微胶囊装载修复剂,实现自愈合功能,研究芯材/壁材比例、体系pH值、反应温度和搅拌速度工艺参数对微胶囊合成条件、粒径大小及分布、表面形貌和壁厚的影响规律,合成多种环氧树脂微胶囊,制备微胶囊/水泥基等复合材料。在混凝土工艺过程中,有机微胶囊不会破碎,均匀的分布在混凝土中。微胶囊表面粗糙,囊壁致密,形成良好的复合材料界面。通过水泥复合材料的配比优化,预压破坏后进行自修复,通过力学性能、超声波、断裂能等方法来表征自修复效果。微胶囊掺量、微胶囊粒径、纤维掺量和预压力对材料自修复效率和恢复率有重要影响。微胶囊和催化剂分散在材料基体中,裂纹产生导致微胶囊破裂,修复液释放流入裂缝中,触发聚合反应,将裂缝两面黏合达到修复效果。采用正交实验研究各主要组分对材料设计的影响,采用多种分析技术研究化学结构、结晶结构和孔结构,断面形貌,通过修复前后的微裂纹和性能的变化信息表征自修复效果,采用数值分析方法研究材料结构中的应力集中和微胶囊受力情况,这些结构和性能关系为自修复混凝土材料设计和自修复机理的理论研究和工程应用提供了工作基础,对混凝土耐久性领域的科学创新和技术创新具有重要意义。

中文关键词: 有机微胶囊;材料设计;自修复混凝土;自愈合机理

英文摘要: This report summarizes self-healing concrete loaded with organic micro-capsule repair agent to achieve self-healing function.The core material/wall material ratio, pH value, reaction temperature and stirring speed of process parameters on microcapsules synthetic conditions, particle size and distribution, surface morphology and the influence of the wall thickness are investigated to prepare various synthetic resin microcapsules and these are used to prepare microcapsules/cement-based composite materials. In the concrete process, the organic micro-capsules are not be broken, evenly distributed in the concrete structure. Microcapsule surface roughness and dense wall form a good composite interface. By optimizing the ratio of cement composites, pre-press self-repair after damage by mechanical properties, ultrasound, fracture energy and other methods characterize the self-healing effect. Microcapsule dosage, micro-capsules size, fiber content and pre-stress of the material self-healing efficiency and recovery rate have a major impact. Microcapsules and catalyst dispersed in the matrix material, the crack that led to the microcapsules rupture then the liquid into the cracks, trigger polymerization and repair the cracks on both sides. Using Orthogonal experimental study of the major components of the impact on materials design, using a variety of analytical techniques of chemical structure, crystalline structure and pore structure, fracture surface, using property changes before and after the micro-cracks through the repair to characterize self-healing effect, using numerical analysis of stress concentration in the material structure and micro-capsules of the force, the relationship between structure and properties of concrete materials for the self-healing has been established . Proposed self-repair mechanism and material design theory lay a good foundation for the research and engineering applications of concrete durability not only for scientific innovation but also for technological innovation.

英文关键词: microcapsule;material design;cementitious composite;self-healing mechanism

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