外摻丙烯酸鎂水泥基材料的自修復(fù)性能

李福海 ，高 浩 ，姜怡林 ，文 濤 ，王江山 ，余泳江

（西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院， 四川 成都 610031）

混凝土在橋梁隧道、高層建筑、水利等重大工程項目中應(yīng)用廣泛，其性能與結(jié)構(gòu)安全性、耐久性息息相關(guān)[1]. 混凝土是非均質(zhì)脆性材料，在實際應(yīng)用中往往帶裂縫工作. 這些裂縫成為外界有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部的快速擴(kuò)散路徑，同時會降低構(gòu)件的強(qiáng)度，影響結(jié)構(gòu)的安全性及壽命. 如Cl-、CO2等侵入導(dǎo)致鋼筋銹蝕及混凝土劣化；處于凍融條件下的構(gòu)件易因水進(jìn)入混凝土內(nèi)部，發(fā)生凍脹破壞[2]. 因此，針對混凝土開裂的修復(fù)，尤其是依靠自身修復(fù)特性實現(xiàn)裂縫的愈合具有現(xiàn)實的研究意義.

常見的混凝土裂縫修補(bǔ)技術(shù)主要有：1） 表面處理，在裂縫區(qū)表面涂抹水泥砂漿或黏接劑；2） 灌漿，向裂縫內(nèi)部深處灌入水泥砂漿或修補(bǔ)材料；3） 結(jié)構(gòu)加固法，遭受偶然較大荷載導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)開裂，可采用結(jié)構(gòu)加固法進(jìn)行裂縫修補(bǔ)[3]. 此類裂縫修復(fù)技術(shù)均為被動修復(fù)法，均需依靠外部物質(zhì)進(jìn)行后期修補(bǔ)，不能根治混凝土基體自身損傷，成本高且修補(bǔ)效果不佳.

針對被動修復(fù)法存在的缺陷，近年來不少學(xué)者在混凝土自修復(fù)方面做了大量工作，提出了主動修復(fù)法. 主動修復(fù)方式是將修復(fù)劑引入基材中，如特種礦物、滲透結(jié)晶及微生物等，通過裂縫周圍未水化水泥顆粒的再水化和碳化過程實現(xiàn)“自修復(fù)”的過程[1-4]. 目前，國內(nèi)外針對水泥基材料的主動修復(fù)方式主要有：滲透結(jié)晶法、結(jié)晶沉淀法、微生物法、微膠囊法、內(nèi)置液芯/纖維法、SMA （shape memory alloy）法和電化學(xué)沉積法[5]. Abrams 于1913 年首次觀測到水泥基材料的自修復(fù)現(xiàn)象[6]. Dry 等[7-10]將修復(fù)劑甲基丙烯酸甲酯置于中空多孔的聚丙烯纖維內(nèi)部，將其摻入混凝土中，混凝土開裂后纖維破裂并釋放出修復(fù)介質(zhì)，從而修復(fù)混凝土；Gollapudi 等首次利用微生物產(chǎn)生的碳酸鈣沉淀修補(bǔ)裂縫[11]；李冰等[12-13]研究表明，潮濕、中高溫環(huán)境及較長養(yǎng)護(hù)時間有利于提升混凝土的自修復(fù)效果；逄錦偉[14]研究發(fā)現(xiàn)，滲透結(jié)晶型材料能夠修復(fù)混凝土內(nèi)部的連通孔及微裂縫，提升混凝土的抗?jié)B性. 由現(xiàn)有研究成果可歸納出自修復(fù)如下特點：1） 修復(fù)過程需水；2） 僅能修復(fù)細(xì)微裂縫；3） 混凝土內(nèi)水壓越小修復(fù)效果越好；4） 修復(fù)劑載體與混凝土基體相容性差.

調(diào)研發(fā)現(xiàn)：丙烯酸鹽是一種防滲、堵漏并可對軟土基加固的材料，其具有黏度低、易嵌入細(xì)微裂縫、耐高水壓、施工工藝簡單等特點[15]. 其中，丙烯酸鎂是一種無毒、環(huán)保、成本低、易制備的物質(zhì)[16]，目前大多用于隧道防水、抗?jié)B材料當(dāng)中，很少應(yīng)用于混凝土自修復(fù)材料. 本文對外摻丙烯酸鎂修復(fù)劑的水泥基砂漿試件進(jìn)行自修復(fù)性能試驗，從宏觀到細(xì)觀層面探究不同齡期及養(yǎng)護(hù)工況下丙烯酸鎂修復(fù)劑對水泥基砂漿試件自修復(fù)性能的影響；并從微觀層面分析修復(fù)產(chǎn)物的形貌及成分，探究其自修復(fù)過程的機(jī)理.

1 試驗概況

1.1 原材料

試驗所用原材料有：水泥（P·O42.5R 普通硅酸鹽水泥）、標(biāo)準(zhǔn)砂（廈門艾斯歐標(biāo)準(zhǔn)砂）、丙烯酸鎂（修復(fù)劑）（昊?；瘜W(xué)（上海）有限公司，純度99%）、NN-二甲基酰胺（交聯(lián)劑）（山東旺升新材料有限公司，純度99.5%）、過硫酸鈉（引發(fā)劑體系中的氧化劑）（成都鼎恒達(dá)化工，純度99%）、亞硫酸鈉（引發(fā)劑體系中的還原劑）（成都鼎恒達(dá)化工，純度99%）、三乙醇胺（促進(jìn)劑）（無錫市亞泰聯(lián)合化工有限公司，化學(xué)分析純AR 為99.5%）、聚羧酸減水劑（生產(chǎn)廠家Sika，含固率為32%，最大減水率為47%）、不銹鋼網(wǎng)作為電化學(xué)電極.

1.2 試驗分組

試驗基材選擇水泥砂漿，以聚羧酸減水劑調(diào)節(jié)砂漿的流動性，配合比見表1.

表1 基礎(chǔ)砂漿配合比Tab. 1 Mix proportion of the mortar matrix

本試驗將修復(fù)劑丙烯酸鎂溶液的濃度固定為20%，引發(fā)劑體系選擇氧化還原體系，其中氧化劑和還原劑摩爾比為2∶1，其余各助劑見1.1 節(jié)原材料.根據(jù)是否摻入修復(fù)劑及相應(yīng)助劑將試驗分為兩組，其中，A 組為對照組，B 組為試驗組. 修復(fù)劑摻量表示修復(fù)劑固體質(zhì)量占水泥質(zhì)量的比例，各助劑（引發(fā)劑、促進(jìn)劑、交聯(lián)劑）摻量為助劑固體質(zhì)量占修復(fù)劑質(zhì)量的比例，試驗分組情況如表2 所示.

表2 試驗分組Tab. 2 Test group %

1.3 試驗方法

1.3.1 試件制作

膠砂試件尺寸為40 mm × 40 mm × 160 mm. 在試件制作過程中，制備質(zhì)量百分?jǐn)?shù)20%的丙烯酸鎂溶液，將其均分為兩份，其中一份摻入促進(jìn)劑和引發(fā)劑中的氧化劑，攪拌均勻；另一份中加入引發(fā)劑中的還原劑，攪拌均勻. 最終將二者混合攪拌均勻. 根據(jù)配合比在膠砂攪拌機(jī)中加入水泥、砂與水，攪拌1 min后倒入修復(fù)液，待攪拌均勻后入模成型.

入模后，在電化學(xué)阻抗譜（EIS）試件兩端插入高5 cm、寬3.5 cm 的不銹鋼網(wǎng)作為電極，初凝后即可固定，樣品試件如圖1.

圖1 電化學(xué)阻抗譜試件（單位：cm）Fig. 1 Specimen for EIS (unit： cm)

1.3.2 工況設(shè)置

1） 齡期工況：每組養(yǎng)護(hù)齡期分別取3、7、28 d，修復(fù)齡期與養(yǎng)護(hù)齡期對應(yīng)一致. 后文中“xd”齡期表示先進(jìn)行xd 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，預(yù)損傷后再進(jìn)行相應(yīng)溫度xd 修復(fù).

2） 修復(fù)溫度工況：各齡期試件的養(yǎng)護(hù)環(huán)境均為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù). 試件達(dá)到各自的養(yǎng)護(hù)齡期后，先預(yù)損傷，再分別置于20 、40、60 ℃ 水浴環(huán)境中進(jìn)行修復(fù).

1.3.3 測試方法與表征方式1） 抗壓強(qiáng)度修復(fù)率

每組工況設(shè)置3 個試件，單個試件抗折之后得到左、右兩個抗壓試塊. 將左試塊以2.4 kN/s 的速度加載，得到養(yǎng)護(hù)齡期的抗壓強(qiáng)度P0，右試塊以0.5 kN/s的加載速度預(yù)壓至80%P0以制造預(yù)裂縫. 修復(fù)齡期結(jié)束后，對右試塊進(jìn)行抗壓加載直至破壞，得到抗壓強(qiáng)度P1.

抗壓強(qiáng)度修復(fù)率為

2） 裂縫修復(fù)率

利用裂縫觀測儀對預(yù)裂縫的表觀修復(fù)情況進(jìn)行觀測，通過ImageJ 計算裂縫修復(fù)的面積，得出裂縫修復(fù)率，其中裂縫修復(fù)率C=修復(fù)面積/裂縫原始面積.

3） EIS

試驗采用的儀器為瑞士萬通公司生產(chǎn)的Autolab電化學(xué)工作站. 各組試件到達(dá)養(yǎng)護(hù)齡期后，先將試件以0.5 kN/s 的加載速度進(jìn)行70%P0預(yù)壓損傷，隨后測試阻抗譜，再置于相應(yīng)的修復(fù)環(huán)境中，達(dá)到齡期后取出進(jìn)行電化學(xué)阻抗測試. 所有試件進(jìn)行電化學(xué)阻抗譜測試之前，將其置于烘箱中以80 ℃烘15 min.

4） SEM （scanning electronic microscope）試驗

試驗設(shè)備為日產(chǎn)JSM-7800F 場發(fā)射掃描電子顯微鏡. 試驗前先對樣品表面進(jìn)行鍍金，使樣品表面具有導(dǎo)電性. 再將樣品放入SEM 進(jìn)行觀測，得到樣品表面的形貌特征.

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 抗壓強(qiáng)度修復(fù)

試件在不同齡期、不同修復(fù)溫度下的抗壓強(qiáng)度修復(fù)率如圖2 所示. 由于試件前期存在大量未水化水泥顆粒，預(yù)損傷之后，試件仍然能夠快速水化產(chǎn)生大量凝膠體修復(fù)試件，故3、7 d 齡期表現(xiàn)出較高的強(qiáng)度修復(fù)率，且隨著齡期的增加，A、B 兩組抗壓強(qiáng)度修復(fù)率均呈下降趨勢. 此外，低溫時，早齡期A 組抗壓強(qiáng)度修復(fù)率高于B 組，即丙烯酸鎂修復(fù)體系呈現(xiàn)反作用. 文獻(xiàn)[17]研究表明：在水泥早期水化時，丙烯酸鎂發(fā)生聚合反應(yīng)形成的聚合物膜會將未充分水化的水泥顆粒包裹，不利于早齡期水泥基材料強(qiáng)度發(fā)展.

圖2 各組抗壓強(qiáng)度修復(fù)率Fig. 2 Compressive strength repair rate of specimens in different groups

由試驗結(jié)果可知：丙烯酸鎂修復(fù)劑體系早齡期強(qiáng)度修復(fù)效果并不理想，20 ℃及40 ℃時試驗組（B 組）的強(qiáng)度修復(fù)率與對照組（A 組）基本一致；該階段試件的自修復(fù)效果主要來源于未水化膠凝材料早齡期較為劇烈的水化作用；隨著齡期增長，膠凝材料基本完成水化，此時丙烯酸鎂修復(fù)效果逐漸顯現(xiàn)，28 d 齡期下B 組抗壓強(qiáng)度修復(fù)率均已高于A 組；B 組抗壓強(qiáng)度修復(fù)率與溫度呈正相關(guān)，即中高溫有利于丙烯酸鎂修復(fù)劑體系的修復(fù)作用；隨著齡期增長，中高溫下膠凝材料自身修復(fù)及丙烯酸鎂體系修復(fù)兩種修復(fù)效果基本完成，故28 d 齡期60℃抗壓強(qiáng)度修復(fù)率和40 ℃較為較近.

以上試驗現(xiàn)象表明，適當(dāng)配比的丙烯酸鎂修復(fù)體系對開裂試件后期強(qiáng)度發(fā)展有利. 其機(jī)理為在潮濕環(huán)境下且溫度適宜時，修復(fù)劑體系發(fā)生聚合反應(yīng)，產(chǎn)物為網(wǎng)狀聚合物膜；該膜自身具備一定強(qiáng)度，且能夠包裹基體內(nèi)部水化產(chǎn)物，使其互相連結(jié)，填充基體內(nèi)部微裂縫，從而提高試件抗壓強(qiáng)度.

2.2 裂縫修復(fù)

B 組試件自修復(fù)后的表觀如圖3 所示，白色物質(zhì)覆蓋于斷裂面上. 顯微鏡下可觀察到試件表面的裂縫被白色物質(zhì)填充，如圖4 所示. 按照1.3.3 節(jié)中裂縫表觀修復(fù)的試驗方法得到裂縫修復(fù)率，如表3所示.

圖3 B 組試件自修復(fù)后外觀Fig. 3 Appearance of specimen in group B after self-repair

圖4 顯微鏡下裂縫修復(fù)圖Fig. 4 Microscopic photograph of fracture healing

由表3 可知：A 組試件的裂縫修復(fù)率大都在10.0%以下，有多個試件甚至完全未修復(fù)，而B 組試件的裂縫修復(fù)率大多在90.0%以上，修復(fù)效果較好；B 組的修復(fù)效果顯著優(yōu)于A 組，證明丙烯酸鎂體系對水泥基材料具有優(yōu)良的裂縫修復(fù)效果；B 組試件在相同溫度下，3 d 齡期的裂縫修復(fù)率均不同程度地低于7 d 和28 d 齡期，而對比7 d 與28 d 齡期，其裂縫修復(fù)率隨齡期增長無明顯變化；7 d 齡期時，丙烯酸鎂生成的聚合物即可基本完成表觀裂縫填補(bǔ).

表3 表觀裂縫修復(fù)率Tab. 3 Repair rate of apparent cracks

比較B 組中3 d 齡期不同溫度下的試件可得，裂縫修復(fù)率隨著溫度上升而提高，且從20 ℃提升至40 ℃的效果比從40 ℃提升至60 ℃效果明顯.可知丙烯酸鎂體系的修復(fù)活性在20 ℃ ～ 40 ℃最為敏感. 劉艷麗等[18]研究了反應(yīng)溫度對丙烯酸鈉聚合生成的聚合物分子量的影響，表明35 ℃ ～ 40 ℃時，聚合物的分子量最大，溫度較低時引發(fā)劑需要更長的時間才能引發(fā)聚合反應(yīng). 由裂縫修復(fù)情況可見，聚合產(chǎn)物分子量是影響修復(fù)效果的關(guān)鍵內(nèi)在因素，而激發(fā)這種內(nèi)在因素的關(guān)鍵在于修復(fù)溫度.

2.3 電化學(xué)阻抗譜

等效電路是系統(tǒng)所發(fā)生過程的形象表示. 硬化后的試件可視為多孔的電化學(xué)體系，將自修復(fù)前、后的試件分別接入電化學(xué)工作站測得Nyquist 圖，如圖5 所示. 圖中：Rs為膠砂試件中的孔溶液電阻；Rct1為膠砂試件內(nèi)部的離子傳遞過程電阻；Rct2為電極片表面的電荷傳遞過程電阻；Zs為實部，代表電阻；Zi為虛部，代表電抗；ω為角頻率； σ1為膠砂試件內(nèi)部固（液）雙相的擴(kuò)散阻抗系數(shù)； σ2為膠砂基體與電極片之間的擴(kuò)散阻抗系數(shù)；C1為膠砂試件內(nèi)部固/液雙相的雙電層電容；C2為膠砂基體與電極片之間的雙電層電容.

圖5 典型Nyquist 曲線Fig. 5 Typical Nyquist curves

典型的Nyquist 曲線分為高頻區(qū)與低頻區(qū)，其中：半圓為高頻區(qū)，斜直線為低頻區(qū).Rct為高頻半圓直徑，用來表征水化反應(yīng)過程中電荷傳遞的電阻.Rct越大，表明內(nèi)部電荷傳遞的電阻越大，基體內(nèi)部微裂縫越少，結(jié)構(gòu)越致密[19].

利用Zsinwpin 擬合軟件，選取較高精確度的等效電路擬合Nyquist 圖，由此得到等效電路中的各元件參數(shù)，并以此量化表征自修復(fù)效果. 本試驗取Rct為表征自修復(fù)的關(guān)鍵量化指標(biāo). 定義ΔRct（修復(fù)后Rct與修復(fù)前Rct的差值）為表征修復(fù)過程中試件孔隙率變化，以此研究修復(fù)劑體系、齡期及修復(fù)溫度對自修復(fù)效果的影響.

本試驗采用的等效電路為Rs+(C1//(Rct1+W1))+(C2//(Rct2+W2))，擬合電路模型及其與試件的對應(yīng)關(guān)系如圖6 所示. 圖中：W1為水泥基體之間的韋伯阻抗；W2為水泥基體與電極之間的韋伯阻抗.

圖6 擬合電路及其與試件間的對應(yīng)關(guān)系Fig. 6 Fitting circuit and its correspondence with the specimen

考慮了砂漿中離子擴(kuò)散作用和傳遞效應(yīng)，故本電路對試驗數(shù)據(jù)有較好的擬合效果.

此時，Nyquist 圖中高頻半圓表達(dá)式如式（2），低頻區(qū)斜直線表達(dá)式如式（3）[20-21].

得到的△Rct匯總?cè)鐖D7 所示. 由圖7 可得：相同溫度下，A、B 組的△Rct總體上隨齡期的增長而變大，表明隨著齡期增長，不論是A 組水化作用或是B 組聚合物反應(yīng)帶來的自修復(fù)效果均與齡期呈正相關(guān)；相同溫度不同齡期的B 組△Rct大多比A 組大，且此現(xiàn)象在高齡期時更明顯，說明若能保證足夠長的齡期（本試驗顯示最優(yōu)齡期在28 d），丙烯酸鎂修復(fù)體系的修復(fù)效果優(yōu)于膠凝材料水化反應(yīng)帶來的修復(fù)效果.

圖7 各組△Rct 匯總Fig. 7 △Rct of each group

此外，觀察相同齡期不同溫度工況下兩組的△Rct，A 組：低齡期時中高溫對修復(fù)效果呈現(xiàn)促進(jìn)作用，高齡期時中高溫對修復(fù)效果起抑制作用. B 組：3、28 d 齡期下40 ℃時ΔRct最大，修復(fù)效果最佳；7 d齡期下60 ℃修復(fù)效果最佳，表明在中高溫作用下，丙烯酸鎂修復(fù)體系的修復(fù)效果顯著.

2.4 SEM 試驗

分別取A、B 組28 d 齡期40 ℃工況下修復(fù)前、后的試件進(jìn)行SEM 觀測，如圖8 所示. 由圖可知：A 組試樣存在較大微裂縫（非預(yù)損傷處理造成），密實度較差；B 組試樣更密實，存在大量薄板狀氫氧化鈣晶體及針狀的Aft，結(jié)構(gòu)更為緊密，且存在膠狀物質(zhì)連結(jié)覆蓋于表面，說明丙烯酸鎂修復(fù)體系對試件自身微裂縫也具有修復(fù)效果.

圖8 28 d 養(yǎng)護(hù)齡期未預(yù)損傷試件的SEM 照片F(xiàn)ig. 8 SEM photos of specimens without pre-damage at curing age of 28 d

經(jīng)過預(yù)損傷處理及28 d 修復(fù)后的SEM 照片如圖9 所示. 由圖可知：經(jīng)過預(yù)損傷處理及28 d 修復(fù)后，大部分水泥顆粒已水化完成，觀察A 組SEM 照片，發(fā)現(xiàn)A 組水泥基體中存在較大的裂紋，且有少量的鈣礬石分散于裂隙中，基體間的連結(jié)不緊密，與28 d 齡期下A 組抗壓強(qiáng)度恢復(fù)率較低的現(xiàn)象吻合；觀察B 組SEM 照片，發(fā)現(xiàn)大量存在于裂縫中的鈣礬石緊密交織，成為開裂部分基體的強(qiáng)度來源，提高了強(qiáng)度修復(fù)率；基體裂縫被不規(guī)則形態(tài)的凝膠狀物質(zhì)覆蓋，該凝膠狀物質(zhì)由丙烯酸鎂修復(fù)體系產(chǎn)生.據(jù)此可得修復(fù)機(jī)理：丙烯酸鎂修復(fù)體系發(fā)生聚合反應(yīng)形成的凝膠狀物質(zhì)包覆于未水化水泥顆粒表面，若經(jīng)受外力使覆膜開裂，暴露出未水化水泥顆粒，其與水接觸后產(chǎn)生水化產(chǎn)物填補(bǔ)裂縫；同時聚合物反應(yīng)，新生成凝膠狀物質(zhì)，能夠提供一定強(qiáng)度，進(jìn)而實現(xiàn)自修復(fù).

圖9 預(yù)損傷后經(jīng)過28 d 修復(fù)齡期試件的SEM 照片F(xiàn)ig. 9 SEM photos of specimens with pre-damage at repair age of 28 d

2.5 自修復(fù)機(jī)理分析

丙烯酸鎂水溶液在引發(fā)劑作用下會發(fā)生聚合反應(yīng)，生成聚羧酸鹽. 聚合物與水泥之間會產(chǎn)生化學(xué)絡(luò)合作用，生溶解性與CaCO3相當(dāng)?shù)拟}鹽有利于改善內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，提升基體耐久性[22]. 丙烯酸鎂化學(xué)式如圖10（a）所示，在適宜溫度，經(jīng)適當(dāng)?shù)囊l(fā)劑作用下，雙鍵打開發(fā)生聚合反應(yīng)，形成大分子聚合長鏈（圖10（b））. 在交聯(lián)劑作用下，可在較短時間內(nèi)聚合形成交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[23]（圖10（c））. 隨著水泥水化反應(yīng)的進(jìn)行，Ca2+和水化產(chǎn)物被釋放于孔溶液. 丙烯酸鎂在引發(fā)劑作用下發(fā)生聚合過程，在交聯(lián)劑作用下形成網(wǎng)狀交聯(lián)聚合長鏈（圖10（d））. 一部分聚合長鏈上的活性官能團(tuán)與水泥顆粒和水化產(chǎn)物表面富集的Ca2+發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成化學(xué)鍵聯(lián)接，在基體表面絮凝，最終以Ca2+為橋梁形成空間網(wǎng)格互穿結(jié)構(gòu). 而另一部分聚合長鏈會游離于孔溶液中或附著于骨料表面. 實際上，在Ca2+富集的孔溶液中，未水化的水泥顆粒和水化產(chǎn)物能輕易捕捉游離于孔溶液中的聚合物分子，進(jìn)一步實現(xiàn)包裹、附著的作用[24]，從而延遲了水化進(jìn)程，為后續(xù)自修復(fù)過程積累了一定的水化潛力.

圖10 丙烯酸鎂化學(xué)式及聚合作用過程Fig. 10 Chemical formula and polymerization of magnesium acrylate

圖11 展示了水化過程中聚合物分子與各組分的相互作用關(guān)系. 水化初期，丙烯酸鎂單體分子均勻散布于孔溶液中，隨著聚合反應(yīng)的發(fā)生，水化反應(yīng)也在同步地進(jìn)行，孔溶液中開始形成大量的聚合物分子，彼此交聯(lián)聚結(jié)，變成聚合物薄膜和網(wǎng)格. 一部分聚合物分子與水化產(chǎn)物發(fā)生交織絡(luò)合嵌入作用，同時附著包裹部分未水化水泥顆粒，在其表面形成聚合物薄膜，降低水化反應(yīng)離子移動速度，延緩水化進(jìn)行. 另一部分散布于孔溶液中的聚合物分子，能對水泥砂漿中的孔進(jìn)行填充，這種聚合物顆粒和膜的屏蔽作用有改善孔隙結(jié)構(gòu)、提高密實度、降低孔隙率的作用.

圖11 水化過程與聚合物分子作用關(guān)系示意Fig. 11 Schematic diagram of the interaction between hydration and polymer molecules

3 結(jié) 論

1） 在早齡期時，丙烯酸鎂體系對砂漿試件抗壓強(qiáng)度修復(fù)效果不佳；當(dāng)齡期達(dá)到7 d 后，試驗組抗壓強(qiáng)度修復(fù)效果開始凸顯，28 d 時抗壓強(qiáng)度修復(fù)效果顯著. 此外，中高溫有助于提升丙烯酸鎂對抗壓強(qiáng)度的修復(fù)效果，但40 ℃以上提升溫度對抗壓強(qiáng)度修復(fù)效果不再顯著.

2） 丙烯酸鎂體系對砂漿試件的表觀裂縫修復(fù)效果明顯，7、28 d 齡期裂縫修復(fù)率基本達(dá)到100.0%，能夠有效提升試件的耐久性；且齡期的增長及溫度的提升對試驗組表觀裂縫修復(fù)均有促進(jìn)作用.

3） 28 d 齡期下試驗組的等效電路參數(shù)△Rct全面優(yōu)于對照組，證明丙烯酸鎂修復(fù)體系的有效性；在高齡期（本試驗顯示最優(yōu)齡期在28 d）下，丙烯酸鎂修復(fù)體系的修復(fù)效果優(yōu)于膠凝材料水化反應(yīng)帶來的修復(fù)效果.

4） SEM 分析從微觀上揭露了丙烯酸鎂體系的修復(fù)機(jī)理：丙烯酸鎂修復(fù)體系通過聚合反應(yīng)生成不規(guī)則的膜狀產(chǎn)物，該膜狀產(chǎn)物自身具備一定強(qiáng)度；同時，該產(chǎn)物能包裹未水化的水泥顆粒并連結(jié)基體內(nèi)的水化產(chǎn)物提供一定強(qiáng)度；若基體產(chǎn)生裂縫破壞該膜，則未水化的水泥顆粒發(fā)生繼續(xù)水化，進(jìn)而發(fā)生自修復(fù).