一种自修复水泥基材料工作性能与修复效率的监测方法技术

本发明专利技术公开了一种自修复水泥基材料工作性能与修复效率的监测方法，涉及材料检测技术领域，包括搭建了基于声发射和2D

【技术实现步骤摘要】
一种自修复水泥基材料工作性能与修复效率的监测方法


[0001]本专利技术涉及自修复混凝土领域，具体涉及一种自修复水泥基材料工作性能与修复效率的监测方法。

技术介绍

[0002]无论是在严寒地区还是在暖温带地区，对裂缝进行监测和及时修复都是十分困难的，不仅被动而且修复效果不佳。针对这一问题，学者们提出了制作具有自修复功能的混凝土作为新的解决方案，如图2所示。自修复混凝土的有点包括提高可靠性、增强结构性能、延长建筑使用寿命、降低维护成本以及减少对资源、能源和环境的负担。微胶囊填充型自修复复合材料因其独有的优势成为自修复领域的热点研究项目。
[0003]传统微胶囊填充型自修复复合材料评价方法主要集中在微胶囊修复前后孔隙率，孔结构，强度，抗渗性等特性变化。传统的评价方法具有一定局限性，例如定性描述较多，机理描述较少，影响了自修复混凝土技术的发展和实际应用。要实现材料的合理设计和应用，仅从这些角度来考虑是不充分的，必须进一步了解其变形失效机理。寻找一种能够及时且有效跟踪监测损伤与愈合效果的方法，对于微胶囊自修复技术的实际工程应用十分有意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种自修复水泥基材料工作性能与修复效率的监测方法，用于监测水泥基材料中微胶囊的自修复效果。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种自修复水泥基材料工作性能与修复效率的监测方法，具体步骤如下：
[0007](1)将不同比例的微胶囊自修复材料加入水泥基材料中制备含有自修复微胶囊的水泥砂浆试件；在室温下，对含有自修复微胶囊的水泥砂浆试件进行压缩实验，在试块正面喷涂散斑用于DIC监测，之后用绝缘胶带将声发射传感器与试块固定，并使用硅油作为耦合剂；
[0008](2)同时利用AE和DIC对不同微胶囊掺量试件的受力与破坏演化过程进行监测，利用声发射原理，将水泥基材料受力变形与破坏演化过程转化形成声发射数据及对应的数据库；
[0009](3)对声发射数据库采用编程软件进行处理，得到时间
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力，时间
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计数，时间
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能量和时间
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峰值频率曲线；最终得到水泥基材料受力与破坏的演变过程，计算出本批试件的强度；
[0010](4)以最大荷载的60％、70％、80％、90％对试件预损伤，持荷5min，同时利用AE监测损伤过程；
[0011](5)损伤过后的试件分为两组，一组为损伤状态，另一组为修复状态；对损伤状态与修复状态的试件进行加载实验，获取强度，得到时间
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力，时间
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计数，时间
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能量和时间
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峰值频率曲线；
[0012](6)对比原始状态，得到损伤状态与修复状态强度与声发射特征曲线，最终判断给定状态下水泥基材料的微胶囊自修复性能与效率。
[0013]优选地，AE检测使用软岛DS2
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8A全信息声发射信号分析仪进行数据的收集和分析；所述传感器直径为16mm，使用60db Smart AE前置放大器与声发射信号分析仪相连，采集精度为16bit，采样率为3M，采样时间间隔为0.3333us，采用门限触发方式，将门槛值设置为250mv或100mv。
[0014]优选地，DIC检测采用光学视频引伸计监测整个加载过程，整个测试系统由V
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EM510型号CCD，远心镜头，光源和一个支架组成，所述远心镜头拥有500万像素，分辨率为2456pixel
×
2058pixel，采集速率为15帧/秒。
[0015]优选地，所述压缩实验加载速率设置为0.05mm/min；所述含有自修复微胶囊的水泥砂浆试件的制备数量为每种工况三组，每组3个；所述修复状态为浸水修复30d。
[0016]优选地，所述含有自修复微胶囊的水泥砂浆试件采用普通硅酸盐水泥与ISO标准砂作为主料制作尺寸为40mm
×
40mm
×
40mm或40mm
×
40mm
×
160mm水泥砂浆试件；微胶囊掺量采用水泥用量的百分比，设置若干掺量比例，氟硅酸钠掺量比例为微胶囊掺量的15％，所述氟硅酸钠需先与水泥混合，之后按照规范进行操作，当搅拌器停止后，再加入微胶囊慢速搅拌，搅拌一分钟后装入模具振捣并养护。
[0017]本专利技术的优点在于：
[0018](1)在一个完整的原始状态、损伤状态和修复状态的测试过程中使用的是同一个样本，从而消除了样本不同引起的误差；
[0019](2)试验后的样品可以进一步用于破坏性试验，这一系列实验可以有效的表征微胶囊的自修复效果；
[0020](3)本专利技术可以同时使用多种无损检测方法监测同一个样本，从多个角度进行未交朗自修复效率评估，为智能检测与评估奠定基础；本专利技术研究裂缝萌生扩展以及破坏演变过程，分析变形失效机理，得到微胶囊自修复的工作性能与修复效率。本专利技术可为相关自修复技术提供检测方法和理论依据。
[0021](4)这种检测技术既可以在既有建筑结构使用，也可以新建建筑结构中使用，应用范围广泛。
附图说明
[0022]图1为成品微胶囊。
[0023]图2为微胶囊自愈合砂浆愈合过程示意图。
[0024]图3为微胶囊自修复水泥试块实物图。
[0025]图4为试验装置。其中，(a)为万能试验机和光学视频伸长计；(b)为声发射信号分析仪；(c)为压缩测试装置。
[0026]图5为不同微胶囊含量试样的载荷
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位移曲线。
[0027]图6为不同微胶囊含量试样最大荷载。
[0028]图7为微胶囊掺入量为0％时，时间
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力，时间
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计数，时间
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能量和时间
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峰值频率曲线。
[0029]图8为微胶囊掺入量为1％时，时间
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力，时间
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计数，时间
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能量和时间
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峰值频率曲线。
[0030]图9为微胶囊掺入量为3％时，时间
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力，时间
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计数，时间
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能量和时间
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峰值频率曲线。
[0031]图10为微胶囊掺入量为5％时，时间
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力，时间
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计数，时间
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能量和时间
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峰值频率曲线。
[0032]图11为微胶囊掺入量为7％时，时间
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力，时间
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计数，时间
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能量和时间
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峰值频率曲线。
[0033]图12为各掺量声发射计数。
[0034]图13为微胶囊3％掺量下的应变场演化。其中，(a)初始压密阶段(t＝540s)；(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自修复水泥基材料工作性能与修复效率的监测方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将不同比例的微胶囊自修复材料加入水泥基材料中制备含有自修复微胶囊的水泥砂浆试件；在室温下，对含有自修复微胶囊的水泥砂浆试件进行压缩实验，在试块正面喷涂散斑用于DIC监测，之后用绝缘胶带将声发射传感器与试块固定，并使用硅油作为耦合剂；(2)同时利用AE和DIC对不同微胶囊掺量试件的受力与破坏演化过程进行监测，利用声发射原理，将水泥基材料受力变形与破坏演化过程转化形成声发射数据及对应的数据库；(3)对声发射数据库采用编程软件进行处理，得到时间
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力，时间
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计数，时间
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能量和时间
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峰值频率曲线；最终得到水泥基材料受力与破坏的演变过程，计算出本批试件的强度；(4)以最大荷载的60％、70％、80％、90％对试件预损伤，持荷5min，同时利用AE监测损伤过程；(5)损伤过后的试件分为两组，一组为损伤状态，另一组为修复状态；对损伤状态与修复状态的试件进行加载实验，获取强度，得到时间
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力，时间
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计数，时间
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能量和时间
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峰值频率曲线；(6)对比原始状态，得到损伤状态与修复状态强度与声发射特征曲线，最终判断给定状态下水泥基材料的微胶囊自修复性能与效率。2.根据权利要求1所述的一种自修复水泥基材料工作性能与修复效率的监测方法，其特征在于，AE检测技术使用软岛DS2
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8A全信息声发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘荣桂，许馨文，陈留兵，唐小卫，张程玥，郝浩，
申请(专利权)人：江苏省苏中建设集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：