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发布时间:2020-01-06 00:00:00
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碳酸钠溶液环境下混凝土自愈合性能研究
Properties Research on Self-healing Capacity of Concrete under Sodium Carbonate Solution
2015年第6期
碳酸钠溶液;混凝土;自愈合;强度恢复率;裂缝宽度愈合率
Sodium carbonate solution; Concrete; Self-healing; Strength restoration ratio; Crack width healing ratio
2015年第6期
1000-4637(2015)06-01-05
国家自然科学基金资助(51372163)
刘素瑞1,杨久俊1,2,3,王战忠4,张 磊1,2,3,荣 辉1
1.天津城建大学材料科学与工程学院,300384;2.天津市软土特性与工程环境重点实验室,300384;3.天津市建筑垃圾与燃煤废弃物利用技术工程中心,300384; 4.中铁十八局集团第四工程有限公司,天津300222

刘素瑞1,杨久俊1,2,3,王战忠4,张 磊1,2,3,荣 辉1

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摘  要:通过分析混凝土裂缝愈合前后的力学性能、裂缝宽度、物相组成和组织结构,研究了不同浓度Na2CO3溶液(0、2%、4%、6%)环境下混凝土裂缝的自愈合性能。结果表明,Na2CO3溶液对混凝土裂缝的自愈合效果明显优于水;不同浓度Na2CO3溶液环境下,混凝土的强度、波速均随龄期延长逐渐增大,且增长速率前期较大,后随龄期的延长趋于平缓;6%Na2CO3溶液环境下,混凝土强度恢复效果最明显,49d时完全恢复,60d时强度恢复率增至106.1%;2%Na2CO3溶液环境下,60d时混凝土强度恢复率仅为73.5%;4%Na2CO3溶液环境下,混凝土强度恢复效果处于两者之间。随Na2CO3溶液浓度的增大,裂缝中C-S-H凝胶、CaCO3晶体等水化产物增多,体积增大,二者通过填充作用和胶结作用,使裂缝逐渐愈合。Abstract:Concreteself-healingperformancesunderdifferentconcentrationofsodiumcarbonatesolution(0,2%,4%,6%)werestudiedbyanalyzingmechanicalproperty,crackwidth,phasecompositionandmicrostructurebeforeandaftertherepairmentofconcretecrack.Theexperimentalresultsindicatedthattheself-healingcapacityofconcretecuringinsodiumcarbonatesolutionwasmuchbetterthanthatofconcretecuringinwater.Indifferentconcentrationsofsodiumcarbonatesolution,theearlyrisingrateofstrengthandultrasonicvelocityofconcretesamplewashigh,alongwiththeprolongationofcuringage,therisingrateofstrengthandultrasonicvelocityleveledoff.Concretecuringinthe6%sodiumcarbonatesolutionshowedthebestself-healingperformanceanditscompressivestrengthrecoveredcompletelyinthecuringageof49days,andthestrengthrestorationratiowas106.1%inthecuringageof60days.Thestrengthrestorationratioofconcretecuringin2%sodiumcarbonatesolutionwasonly73.5%inthecuringageof60days.4%sodiumcarbonatesolutionshowedamiddleself-healingperformance.Theamountandsizeofhydrationproducts,suchasC-S-Hgelandcalciumcarbonate,increasedwiththeincreaseofsodiumcarbonatesolutionconcentration.Thesehydrationproductsmadethecrackhealedgraduallythroughfillingactionandcementationaction.
英文名 : Properties Research on Self-healing Capacity of Concrete under Sodium Carbonate Solution
刊期 : 2015年第6期
关键词 : 碳酸钠溶液;混凝土;自愈合;强度恢复率;裂缝宽度愈合率
Key words : Sodium carbonate solution; Concrete; Self-healing; Strength restoration ratio; Crack width healing ratio
刊期 : 2015年第6期
DOI :
文章编号 : 1000-4637(2015)06-01-05
基金项目 : 国家自然科学基金资助(51372163)
作者 : 刘素瑞1,杨久俊1,2,3,王战忠4,张 磊1,2,3,荣 辉1
单位 : 1.天津城建大学材料科学与工程学院,300384;2.天津市软土特性与工程环境重点实验室,300384;3.天津市建筑垃圾与燃煤废弃物利用技术工程中心,300384; 4.中铁十八局集团第四工程有限公司,天津300222

刘素瑞1,杨久俊1,2,3,王战忠4,张 磊1,2,3,荣 辉1

摘要
参数
结论
参考文献
引用本文

摘   要:通过分析混凝土裂缝愈合前后的力学性能、裂缝宽度、物相组成和组织结构,研究了不同浓度Na2CO3溶液(0、2%、4%、6%)环境下混凝土裂缝的自愈合性能。结果表明,Na2CO3溶液对混凝土裂缝的自愈合效果明显优于水;不同浓度Na2CO3溶液环境下,混凝土的强度、波速均随龄期延长逐渐增大,且增长速率前期较大,后随龄期的延长趋于平缓;6%Na2CO3溶液环境下,混凝土强度恢复效果最明显,49d时完全恢复,60d时强度恢复率增至106.1%;2%Na2CO3溶液环境下,60d时混凝土强度恢复率仅为73.5%;4%Na2CO3溶液环境下,混凝土强度恢复效果处于两者之间。随Na2CO3溶液浓度的增大,裂缝中C-S-H凝胶、CaCO3晶体等水化产物增多,体积增大,二者通过填充作用和胶结作用,使裂缝逐渐愈合。

Abstract: Concrete self-healing performances under different concentration of sodium carbonate solution(0,2%,4%,6%) were studied by analyzing mechanical property, crack width, phase composition and microstructure before and after the repairment of concrete crack. The experimental results indicated that the self-healing capacity of concrete curing in sodium carbonate solution was much better than that of concrete curing in water. In different concentrations of sodium carbonate solution, the early rising rate of strength and ultrasonic velocity of concrete sample was high, along with the prolongation of curing age, the rising rate of strength and ultrasonic velocity leveled off. Concrete curing in the 6% sodium carbonate solution showed the best self-healing performance and its compressive strength recovered completely in the curing age of 49 days, and the strength restoration ratio was 106.1% in the curing age of 60 days. The strength restoration ratio of concrete curing in 2% sodium carbonate solution was only 73.5% in the curing age of 60 days. 4% sodium carbonate solution showed a middle self-healing performance. The amount and size of hydration products, such as C-S-H gel and calcium carbonate, increased with the increase of sodium carbonate solution concentration. These hydration products made the crack healed gradually through filling action and cementation action.

关键词:
碳酸钠溶液;混凝土;自愈合;强度恢复率;裂缝宽度愈合率
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(1)Na2CO3溶液对混凝土试样的自愈合效果明显优于水。Na2CO3溶液浓度越大,混凝土试样的强度、波速恢复效果越明显。
(2)随Na2CO3溶液浓度的增加,混凝土试样强度恢复所需龄期逐渐减少。其中,浓度为0、2%、4%的Na2CO3溶液浸泡的混凝土试样,其强度在60d时还未100%恢复,强度恢复率分别为63.6%、73.5%、96.2%,而浓度为6%的Na2CO3溶液浸泡的混凝土试样的强度恢复率大约在49d时达到100%,60d时超过100%,为106.1%。
(3)在一定养护龄期范围内,不同浓度Na2CO3溶液中养护的混凝土试样,其强度与波速的增长速率前期较高,随龄期的延长不断趋于平缓。
(4)Na2CO3溶液浓度较低时,裂缝断面处生成方解石型碳酸钙晶体,呈颗粒状或块状,数量少且状态分散,断面结构疏松;随Na2CO3溶液浓度的增大,裂缝断面处生成的方解石型碳酸钙晶体长大,呈片状或立方状,断面结构相对致密;当Na2CO3溶液浓度增大至6%时,除生成有方解石型碳酸钙外,裂缝断面还有文石型碳酸钙晶体出现,呈棒状或放射状,二者混合,相互交叉搭接,形成骨架,连续 C-S-H 凝胶将相互交叉搭接的骨架包裹住且填充于骨架内部,并在晶体间起胶结作用,有助于裂缝自愈合,使混凝土试样整体密实度提高,强度增大。
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