混凝土自愈合研究（低場核磁共振技術)

混凝土是世界上使用蕞廣泛的建筑材料。但它很容易出現裂縫，這意味著，結構物需要增加鋼筋加以強化。強化過程中必然會出現部分“微裂縫”，這并不會直接導致強度損失。混凝土結構規范規定蕞大裂縫寬度小于等于0.3mm。但隨著時間的推移，水與侵蝕性化學物一起進入這些裂縫并腐蝕混凝土。

什么是混凝土自愈合？

混凝土自愈合是指可自行修補裂縫的實驗性混凝土，它包含有可生產石灰石的休眠的細菌孢子和細菌生長所需要的養分，通過作用于結構的腐蝕性雨水滲入加以激活，以期對混凝土開裂部分進行局部填充。這種新材料有可能會提高混凝土的使用壽命，并有效降低混凝土結構的維護成本。

混凝土自愈合的工作原理

研究人員將混凝土愈合所需的細菌孢子和營養物質作為顆粒添加到混凝土配合料中，這些能在強堿性混凝土環境中生存數十年的芽孢桿菌，利用乳酸鈣作為這些細菌的營養來源。但水又成了微生物生長需要所缺少的成分，因此，孢子處于休眠狀態。但當有水接觸這一膠囊時，膠囊將會融化，細菌將開始生長，并以乳酸鈣作為營養來源生成混凝土的主要成分石灰石。隨后，裂縫將會“愈合”。混凝土自愈合中的桿菌細菌可以在石灰石中生存,且能不斷地產生孢子當水滲入其中的時候,桿菌細菌就會自動生產出石灰石,從而修復好裂縫,一般歷時3周就可以完成修復。現在還有一種含有機鈣化合物的產品也被開始添加進混凝土自愈合之中,以此來增快混凝土自愈合的自愈速度。

低場核磁共振技術用于混凝土研究

低場核磁共振很早就被用來分析水泥的反應的過程,通過測試混合水泥漿液在不同反應時間下的弛豫時間譜,以水分布的變化反推水泥的反應過程。借助低場核磁共振技術,可研究新型水泥的水化反應過程。

低場核磁共振技術可在非破壞條件下連續監測水泥基材料孔結構的發展。在水泥基材料的孔隙中,通常填充有水分。在一定的射頻能的激發下,處在磁場中的水分子會發生共振現象,進而表現出弛豫行為,其弛豫時間的長短與水分子所在的孔隙尺寸有著定量的關系,因此能夠間接地得到孔結構的信息。

受限流體的弛豫主要受制于表面弛豫的影響。對于特定介質而言,t2與多孔介質的比表面積相關,在孔隙率相同時,孔徑越小,比表面積越大,表面相互作用的影響越強烈,t2就越短。對多孔介質流體弛豫的研究提供了孔結構方面的信息。