牛建军
北京嘉华高强混凝土有限公司，北京100000
摘要：混凝土材料是目前土木工程中应用最广泛的建筑材料。它具有高强度、高刚度、良好的抗震抗冲击性、耐久性和耐火性等优点。其缺点很明显，如脆性大、抗拉强度低，在实际工程应用中容易出现裂缝。混凝土结构失效的主要原因是微裂纹的扩展。为了减轻故障，有必要及时修复扩展裂纹。但人工修复耗费人力财力，甚至延误最佳修复时间。因此，国内外学者对混凝土的自愈合修复进行了研究。目前混凝土裂缝的自愈合方法主要有微胶囊自愈合法、形状记忆合金自愈合法、中空纤维自愈合法、微生物自愈合法等。基于此，本文对自愈合混凝土的机理和工程应用进行了研究，以供参考。
关键词：自愈混凝土；机理；工程应用
引言
自愈性混凝土是一种灵敏度敏感的混凝土，可在裂缝后自动修复，具有传感和修复特性。混凝土裂缝降低了结构的承载能力、耐久性和密封性，缩短了建筑物的使用寿命，并对受损混凝土结构的维护、修理和修理产生了巨大影响。对于自反应混凝土结构，由外部力量形成的混凝土裂缝、构件老化或使用从裂缝一开始就可以自我修复，甚至无需手动维护，从而大大延长了结构的寿命。自维护混凝土已成为绿色建筑材料领域的热点研究，成为理想的新型建筑材料。目前，混凝土自修复试验正处于探索和发展阶段，国内外研究人员继续研究和提出对预防和修复混凝土裂缝具有重要意义的创新思路。本文综述了国内外自调节混凝土的研究开发现状，介绍了其工作机制，同时提出了新型碳纳米管自调节混凝土的概念机制建议。
1自愈混凝土的机理
随着现代城市建设进程的加快，由于城市人口密度低，建筑单位开始扩大或缩小建筑规模，导致高层建筑和地下钢筋混凝土建筑的数量和规模增加由于混凝土质量本身和人类活动的影响，混凝土施工中出现裂缝，导致建筑质量下降，渗漏，建筑使用价值大幅下降，对建筑公司的经济和社会效益产生严重影响混凝土自愈合主要分为自然愈合和工程愈合。天然疗法是混凝土内部自我愈合。当混凝土结构出现裂缝时，混凝土中尚未水合的水泥颗粒与水和二氧化碳发生水合物反应，产生碳酸钙等水解产物，复盖形成的裂缝并填充裂缝，从而有效提高混凝土的抗压性自我改进是一项技术措施，旨在通过纤维材料、微生物和胶囊等制剂增强混凝土的自力更生能力。混合材料和功能材料的固有性质，如使用SAP(高吸水性聚合物)和微生物矿化(通过矿化和微生物沉淀在混凝土裂缝中获得的CaCO3)等材料，以提高混凝土的自愈能力。
2微生物自愈混凝土的研究现状
近年来，微生物技术被广泛用于各种大型项目，以修复混凝土裂缝。当自调节混凝土中出现裂缝时，由微生物作用的微米级反应产物(微生物诱发碳酸钙沉积)填补。混凝土自修复的原则是预先将含有微生物的特定构件添加到混凝土材料表中。1925年以来，亚伯拉罕首先发现水泥基材料的自我修复能力较弱，在过去100年中，许多科学研究人员进行了研究，并提出了许多方法，以促进混凝土材料裂缝的愈合。对混凝土裂缝的微生物修复进行了试验研究；研究了微生物诱发碳酸钙的沉淀；微生物诱导碳酸钙沉淀技术的应用取得了进展。
3自愈型防水混凝土主要材料的质量控制
⑴自愈型防水混凝土的原料如下:①水泥:建议选用强度不少于42.5的普通硅酸盐水泥。②粗骨料(砾石) :砾石采用5 ~ 25mm的连续粒径，直径不得大于钢筋净间距的3/4，泥浆量控制在1 %以下。③细收集器(砂) :砂采用中粗砂，精模量应控制在2.5 ~ 2.9之间，泥浆量控制在2 %以下。④水:自来水。2)掺杂:使用矿粉和粉煤灰混合物(第二类)，掺杂量应为23 %至30 %。(3)添加剂如下:①混凝土施工采用高效减水剂凝结水(混合量为2-3%)，减水率为12-20%。②膨胀剂:高效粉末膨胀剂HEA，混合物量为8 %至10 %。
③添加剂:特殊基类混凝土浸润性晶体添加剂-k . 4)k添加剂钢筋混凝土的物理力学性能(即自固结混凝土)。
4自愈混凝土的应用与发展前景
4.1混凝土微生物修复
微生物自愈型混凝土是由水泥、水、粗骨料、细骨料、化学添加剂、矿物和含有微生物胶囊的混合物组成的人造石材材料，均匀组装、振动成型并以硬形式保存。建筑物不仅可以自我修复，而且比普通混凝土更安全和耐用。
4.2岩石裂缝防渗处理
传统的岩石裂缝防水处理方法存在渗漏位置无法准确确定、成本高、施工难度高等问题，因此岩石裂缝可以有效地由微生物诱导的碳酸钙晶体堵塞，从而使得岩体抗渗透性和强度都得到改善。
4.3在水利工程中的应用
水利工程中最令人担忧的问题之一是渗漏问题，特别是水坝和管道渗漏问题，这一问题在很大程度上可以通过微型自我维护混凝土来解决。大坝和水库建成后修复困难且费用高昂，微生物能够修复混凝土0.5毫米以下的裂缝，减少渗漏的影响，从而避免今后的修复，降低资金成本。在北方寒冷地区，解冻周期也对混凝土造成严重破坏。冻结循环的原因是:水通过空洞和裂缝进入混凝土；温度下降；由于基岩膨胀而导致混凝土体积扩大；如果冰融化，混凝土体积收缩，留下部分变形残馀。例如，在大型水利工程中，微生物自调节混凝土用于从矿化反应中生产胶水，以达到修复效果。微生物自调节混凝土可修复裂缝，防止水进入，从而降低冻胀循环中断的风险，提高混凝土的抗冻性，减少裂缝的出现。
4.4空芯光纤自愈混凝土技术
中空芯光纤在结构和基本原理上与普通结构相似，是一种对称的圆柱结构，由多个介质层组成，如纤维芯、涂层层和涂层层，粘结剂嵌入到纤维芯中，网络结构嵌入到混凝土构件中，如下所示 光纤结构受一定的拉伸或弯曲作用，裂纹的位置可通过外部监测精确确定，系统通过光纤压入受损部位来断裂光纤，芯内粘接物漏出，获得修复效果。 这些修复和监测技术结合在一起，不仅使混凝土能够自我修复，而且使人们能够探索检测混凝土缺陷的新技术。中空核光纤自主混凝土技术是一项非常智能化的新技术，但也存在诸多不足之处，由于机体光纤量有限，可注入的粘结剂量较低，需要立即补充，以保持长期修复功能， 空心芯光纤和混凝土阵列之间需要更好的粘结剂流动性和匹配性，因为空心芯光纤结构通常是网格结构。 如果混凝土在预埋过程中没有完全集成到混凝土中，可能会出现界面缺陷，从而导致混凝土本身的机械性能退化，而混凝土本身在重力条件下无法使用，而且如果组合过于紧密，则很容易破坏纤维网，在根本上失去自愈效果，由此可见此项技术的工艺十分复杂，有待进一步的发展和完善。
结束语
一种新型碳纳米管复合混凝土的概念、特点和机理，其自反应和力学性能可通过进一步的实验研究得到改进。反映建筑领域智能化趋势的混凝土自修复技术研究在经济和环境效益方面潜力巨大。自调节混凝土主要可用于地下和地面建筑结构中具有防水要求的混凝土，如渗水的商场(或广场)、地下室(地板砖、外墙板和顶部板)如果地面部分有浴室地板、外墙板、屋顶板和水箱，防止漏水等。它还可用于所有混凝土结构，如预应力结构，这些结构需要减少裂缝并提高耐久性。我们相信，将自调节混凝土用作结构密封性产品不仅将有效减少地下结构的施工时间和维修费用，而且将在改善地下结构的内部环境和确保其正常使用方面发挥重要作用。
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