一种自感知自愈合混凝土构件制造技术

本发明专利技术公开了一种自感知自愈合混凝土构件，在混凝土搅拌的过程中，放入钢制胶囊，待搅拌均匀后浇入事先安装就位的钢筋笼；钢制胶囊在混凝土中的位置分布均匀，钢制胶囊的取向随机。本发明专利技术不仅能改善混凝的抗拉、抗剪、抗弯、抗磨和抗裂性能，而且能大大增强混凝土的断裂韧性和抗冲击性能；由于钢制胶囊壁的中部使用陶瓷材料，并且厚度较薄，可以保证混凝土开裂后，该处的钢制胶囊可以及时破裂，内部的结构胶流出并渗入裂缝中凝结，从而实现混凝土裂缝的自愈合；由于混凝土中钢制胶囊的位置和取向随机分布，则各个方向的裂缝都有钢制胶囊破裂对其进行修复愈合；由于构件中的混凝土采用自密实混凝土，可以避免混凝土中的钢制胶囊在振捣过程中破裂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于混凝土裂缝修复
，具体涉及一种自感知自愈合混凝土构件。
技术介绍
混凝土是脆性材料，在使用过程中可能会产生微裂缝，造成混凝土的力学性能降低，甚至还可能引发宏观裂缝，进而引起混凝土结构失效，所以及时对扩展裂缝进行修复就可以很好地减缓失效。目前，主要采用的修复方法是传统的事后修复或定时修复方式，修复部位一般为混凝土容易出现损伤的位置。由于受修复材料性能的限制，容易产生二次开裂。当该建筑物为地下建筑时，此种修复方法已经不适用。另一种方法为采用自愈合和自修复混凝土，使混凝土裂缝在早期得到控制和修复。该方法主要采用纤维增强水泥基复合材料，它虽然比普通混凝土具有较高的自愈合性能，但仍旧受到龄期、温湿度和外加剂等的影响，所用时间长，效果不明显，并且智能性较差，无法及时跟踪裂缝的开展并进行及时的修复。还有一种方法为，在混凝土中掺入玻璃管，玻璃管内装有修复胶黏剂，来实现自愈合功能。但是在玻璃管破裂后，玻璃作为一种杂质存在于混凝土中，类似于混凝土中的微裂纹，会降低混凝土的强度和韧性，所以效果并不理想。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种自感知自愈合混凝土构件。本专利技术所采用的技术方案是：一种自感知自愈合混凝土构件，其特征在于：在混凝土搅拌的过程中，放入钢制胶囊，待搅拌均匀后浇入事先安装就位的钢筋笼；所述钢制胶囊在混凝土中的位置分布均匀，钢制胶囊的取向随机。作为优选，所述钢制胶囊由钢制胶囊壁、结构胶、环状陶瓷组成；所述钢制胶囊壁内部充填有结构胶，所述环状陶瓷设置在所述钢制胶囊的中部。作为优选，所述钢制胶囊壁由低温高韧性高强度钢材制作而成，厚度为1～2mm；所述环状陶瓷的壁厚为0.2～0.3mm，高度为2～2.5mm，内径与钢制胶囊壁的内径大小一样，设置在所述钢制胶囊壁中部凹槽内。作为优选，所述钢制胶囊壁表面设置有凹凸立体花纹。作为优选，所述钢制胶囊的长度为18～23mm，直径为5～8mm，体积掺量为10～15％。作为优选，所述混凝土采用自密实混凝土，能避免振捣过程中钢制胶囊(1)的破裂。作为优选，所述钢制胶囊的体积掺量ρf的计算公式为：ρf=fftdfαtftlf]]>式中，fft为钢制胶囊混凝土的配制抗拉强度；ft为基体混凝土抗拉强度、lf/df为钢制胶囊的长径比；αt为经验系数。本专利技术的优点是：1、由于钢制胶囊壁的材料为钢材，并且表面设置有凹凸立体花纹，掺入混凝土后不仅能改善其抗拉、抗剪、抗弯、抗磨和抗裂性能，而且能大大增强混凝土的断裂韧性和抗冲击性能。2、由于钢制胶囊壁的中部使用陶瓷材料，并且厚度较薄，可以保证混凝土开裂后，该处的钢制胶囊可以及时破裂，内部的结构胶流出并渗入裂缝中凝结，从而实现混凝土裂缝的自愈合。3、由于混凝土中钢制胶囊的位置和取向随机分布，则各个方向的裂缝都有钢制胶囊破裂对其进行修复愈合。由于构件中的混凝土采用自密实混凝土，可以避免混凝土中的钢制胶囊在振捣过程中破裂。附图说明图1为本专利技术实施例的钢制胶囊的分布图；图2为本专利技术实施例的钢制胶囊结构图；图3为本专利技术实施例的钢制胶囊壁沿a-a的横剖面；图4为本专利技术实施例的环状陶瓷与钢制胶囊壁的相对位置图。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请见图1-图4，本专利技术提供的一种自感知自愈合混凝土构件，在混凝土2搅拌的过程中，放入钢制胶囊1，待搅拌均匀后浇入事先安装就位的钢筋笼3；钢制胶囊1在混凝土2中的位置分布均匀，钢制胶囊1的取向随机。本实施例的钢制胶囊1由钢制胶囊壁4、结构胶5、环状陶瓷6组成；钢制胶囊壁4内部充填有结构胶5，环状陶瓷6设置在钢制胶囊1的中部。为了保证在混凝土2中掺入钢制胶囊1后，混凝土2的强度和韧性有一定的提高，并且不影响钢制胶囊1在混凝土中产生裂缝后的及时破裂，钢制胶囊壁4的厚度取为1～2mm，环状陶瓷6的壁厚为0.2～0.3mm，高度为2～2.5mm，内径与钢制胶囊壁4的内径大小一样，设置在所述钢制胶囊壁4中部凹槽内。为了改善钢制胶囊1与混凝土2的粘结性能，在其表面设置有凹凸立体花纹7。为了保证愈合后的混凝土裂缝不再开裂，钢制胶囊内部的修复胶黏剂必须具有较高的粘结强度，且胶粘剂固化后本身强度好，故修复胶黏剂采用结构胶5。本实施例的钢制胶囊1的长度(lf)和直径(df)不能太小，否则其内部的体积过小，将影响其愈合性能；但也不能太大，因为钢制胶囊1太长不仅难以在混凝土中分散均匀，而且会在搅拌过程中容易破裂，影响钢制胶囊1作用的发挥。本实施例的钢制胶囊1长度取为18～23mm，直径为5～8mm，体积掺量为10～15％。本实施例的混凝土2采用自密实混凝土，可以避免振捣过程中钢制胶囊1的破裂。由于水灰比和水泥强度等级对混凝土2的抗压强度影响较大；钢制胶囊1的体积率和长径比、水泥强度等级对混凝土2的抗拉强度影响较大；砂率和用水量对混凝土2的和易性影响较大。所以，以抗压强度与水灰比、水泥强度的关系确定水灰比；以抗拉强度与水灰比、钢制胶囊体积率的关系确定钢制胶囊体积率；然后根据和易性的要求确定砂率和用水量，得到计算配合比，最后根据施工条件进行调整，得到施工配合比。本实施例的自密实混凝土配合比的设计过程如下：(1)首先按结构强度要求选择水泥，按水泥实际强度fce和统计标准差确定配制强度ffcu。然后根据配制强度ffcu与水灰比W/C、水泥实际强度fce的关系确定水灰比。由于它们之间的关系已有经验公式为：ffcu＝α1fce(C/W-β1)，
则水灰比的计算公式如下：W/C=α1fceffcu+α1β1fce]]>式中，α1和β1为经验系数，α1＝0.46，β1＝0.07。(2)利用钢制胶囊混凝土的配制抗拉强度fft与基体混凝土抗拉强度ft、钢制胶囊的体积率ρf、长径比lf/df的关系确定钢制胶囊的体积掺量。由于配制抗拉强度fft随着基体混凝土抗拉强度ft、钢制胶囊的体积掺量ρf和长径比lf/df的增大而增大，故假定它们的关系为：fft＝αtftρflf/df则钢制胶囊的体积掺量为：ρf=fftdfαtftlf]]>式中，αt为经验系数，αt＝0.45。(3)在初步确定水灰比和钢制胶囊的体积掺量后，根据和易性的要求确定砂率和用水量，得到计算配合比。(4)在计算配合比的基础上，通过试验并结合施工现场的条件调整计算配合比，得到最终的施工配合比。尽管本说明书较多地使用了钢制胶囊1、混凝土2、钢筋笼3、钢制胶囊壁4、结构胶5、环状陶瓷6和凹凸立体花纹7等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本专利技术的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本专利技术精神相违背的。应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本专利技术专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下，在不脱离本专利技术权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本专利技术的保护范围之内，本专利技术的请求保护范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自感知自愈合混凝土构件，其特征在于：在混凝土(2)搅拌的过程中，放入钢制胶囊(1)，待搅拌均匀后浇入事先安装就位的钢筋笼(3)；所述钢制胶囊(1)在混凝土(2)中的位置分布均匀，钢制胶囊(1)的取向随机。

【技术特征摘要】
1.一种自感知自愈合混凝土构件，其特征在于：在混凝土(2)搅拌的过程中，放入钢制胶囊(1)，待搅拌均匀后浇入事先安装就位的钢筋笼(3)；所述钢制胶囊(1)在混凝土(2)中的位置分布均匀，钢制胶囊(1)的取向随机。2.根据权利要求1所述的自感知自愈合混凝土构件，其特征在于：所述钢制胶囊(1)由钢制胶囊壁(4)、结构胶(5)、环状陶瓷(6)组成；所述钢制胶囊壁(4)内部充填有结构胶(5)，所述环状陶瓷(6)设置在所述钢制胶囊(1)的中部。3.根据权利要求1所述的自感知自愈合混凝土构件，其特征在于：所述钢制胶囊壁(4)由低温高韧性高强度钢材制作而成，厚度为1～2mm；所述环状陶瓷(6)的壁厚为0.2～0.3mm，高度为2～2.5mm，内径与钢制胶囊壁(4)的内径大小一样，设置在所述钢制胶囊壁(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王若林，朱道佩，张慧敏，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42