水泥基化学自修复微胶囊系统

为了利用微胶囊技术初步实现钢筋混凝土的智能感知和自我修复能力,延长结构的服役寿命,从材料智能化着手,结合微胶囊技术和钢筋缓释剂知识,设计了一套针对水泥基复合材料的化学自修复微胶囊系统.此系统的核心内容是智能释放行为和可控阻锈机制,同时建立了智能释放和可控阻锈的评估体系.在水分析化学方法中乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)滴定法的基础上进行改进,用来测试微胶囊在不同pH、不同时间和不同囊壁厚度条件下的释放行为,探索智能释放规律;运用交流阻抗谱的方法来评估微胶囊阻锈效果,同时以宏观钢筋锈蚀图像对比为佐证.此外,在交流阻抗谱的基础上,建立了一个全新的电化学模型,解释化学自修复微胶囊的阻锈性能.

基于XCT技术的混凝土智能缓蚀系统性能表征

为优化对钢筋混凝土结构中钢筋的保护,设计了1套基于微胶囊的智能缓蚀系统(其中的微胶囊以乙基纤维素为囊壁,分别以单氟磷酸钠和亚硝酸钠为囊芯)并就其缓蚀性能进行了研究.利用XCT(X射线层析成像)技术进行钢筋锈蚀过程跟踪测试并对微胶囊的缓蚀效果进行了分析.结果表明:混凝土智能缓蚀系统对其中的钢筋起到了显著保护作用,缓蚀效果明显;在干湿循环试验中,相较于空白样,亚硝酸钠系统和单氟磷酸钠系统中的钢筋起锈时间分别延缓648,216h,开裂时间相应延缓432,144h;在干湿循环648h后,亚硝酸钠系统和单氟磷酸钠系统中的钢筋锈蚀率分别为1.93%,3.06%,均明显低于空白样(锈蚀率为10.46%).

滨海混凝土化学自修复微胶囊制备及性能研究

制备了两种基于单氟磷酸钠微胶囊和亚硝酸微胶囊的化学自修复系统,微胶囊以乙基纤维素作为主要的囊壁成份,囊芯材料则分别是亚硝酸钠和单氟磷酸钠,微胶囊平均粒径分别为270和410μm。两种微胶囊按水泥质量的5%含量掺入钢筋砂浆样品中,并采用恒温50℃干湿循环进行锈蚀加速过程,之后进行线性极化(LSV)测试和X射线层析成像(X-rayμCT)测试及图像分析。空白样在72h干湿循环后出现点蚀,而加入亚硝酸钠微胶囊的样品在576h干湿循环后钢筋依旧保持光滑的表面,而加入了单氟磷酸钠微胶囊的样品则在432h后才出现点蚀现象。结果表明,两套化学修复系统的锈蚀过程滞后于不加胶囊的空白样,表现出缓蚀的效果,化学自修复微胶囊体系能够对混凝土内部钢筋起到显著的保护作用。