水泥基有机微胶囊自修复材料设计及其作用机理研究

自修复混凝土可以解决用传统方法难以解决和不能解决的技术关键，在重大土木基础设施的及时修复以及减轻台风、地震的冲击等诸多方面有很大的潜力，对确保建筑物的安全和耐久性都极具重要性，也对传统的建筑材料研究、制造、缺陷预防和修复等都提出了强烈的挑战。研发具有自修复能力的混凝土结构，可以主动、自动地对混凝土结构中损伤部位进行修复，从而提高混凝土结构性能，已经成为结构/智能一体化混凝土领域的国际发展趋势。本课题以混凝土结构的工程应用为目标，着重于水泥基有机微胶囊自修复材料体系的设计和开发，并对其作用机理进行试验和分析，这对确保混凝土结构的安全性和延长其使用寿命非常重要。系统深入研究混凝土的裂缝自修复原理和工艺技术，对实现以较低成本获得自修复材料体系的应用潜力，同时对进一步开发结构/智能一体化的混凝土也具有重要的意义。

传统混凝土材料的修复形式主要是定期维护与事后维修，这种消极的、被动的维修方式不仅费用庞大, 而且效果不佳, 更无法满足现代多功能和智能建筑对混凝土材料提出的要求研究。开发仿生自修复混凝土, 使其能够自动地对损伤部位进行修复、恢复并提高混凝土材料的性能已成为混凝土技术的发展趋势。. 本项目利用新型的微胶囊材料，研发水泥基有机微胶囊仿生自修复材料，针对力学性能，耐久性等方面的要求，分析复合材料的工作机理，以应用于土木工程结构实践中。. 研究项目较好地完成预定目标，成功设计并制备出混凝土/微胶囊自修复系统；较为系统地研究了微胶囊制备工艺、修复剂固化动力学特征、自修复系统物理和力学修复特性、修复效果表征及影响因素及微观机理分析等多个方面。研究结果表明，微胶囊具有强度修复功能，修复前后试件的抗压强度与总孔隙率具有良好的定量关系。微胶囊的强度修复率影响因素的顺序为：微胶囊掺量＞微胶囊粒径＞预压力比例＞修复龄期。强度修复率随着微胶囊掺量的增加而呈近似于线性增加，微胶囊掺量和粒径的增大使体系中修复剂含量增加，进而改善了自修复效果。. 研究成果已经发表学术论文共 8篇，其中SCI收录 2篇，EI收录5篇，大会特邀报告论文 1篇；另有 1篇学术论文，已被Journal of Earthquake and Tsunami 接收；申请发明专利 6项（其中4项已进入实质性审查阶段），实用新型专利 1项（已授权）；培养硕士研究生 3名（毕业 1名；在读 2名）。