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自愈合混凝土研究（低场核磁共振技术)

混凝土是世界上使用蕞广泛的建筑材料。但它很容易出现裂缝，这意味着，结构物需要增加钢筋加以强化。强化过程中必然会出现部分“微裂缝"，这并不会直接导致强度损失。混凝土结构规范规定最大裂缝宽度小于等于0.3mm。但随着时间的推移，水与侵蚀性化学物一起进入这些裂缝并腐蚀混凝土。

什么是自愈合混凝土？

自愈合混凝土是指可自行修补裂缝的实验性混凝土，它包含有可生产石灰石的休眠的细菌孢子和细菌生长所需要的养分，通过作用于结构的腐蚀性雨水渗入加以激活，以期对混凝土开裂部分进行局部填充。这种新材料有可能会提高混凝土的使用寿命，并有效降低混凝土结构的维护成本。

自愈合混凝土的工作原理

研究人员将混凝土愈合所需的细菌孢子和营养物质作为颗粒添加到混凝土配合料中，这些能在强碱性混凝土环境中生存数十年的芽孢杆菌，利用乳酸钙作为这些细菌的营养来源。但水又成了微生物生长需要所缺少的成分，因此，孢子处于休眠状态。但当有水接触这一胶囊时，胶囊将会融化，细菌将开始生长，并以乳酸钙作为营养来源生成混凝土的主要成分石灰石。随后，裂缝将会“愈合"。自愈合混凝土中的杆菌细菌可以在石灰石中生存,且能不断地产生孢子当水渗入其中的时候,杆菌细菌就会自动生产出石灰石,从而修复好裂缝,一般历时3周就可以完成修复。现在还有一种含有机钙化合物的产品也被开始添加进自愈合混凝土之中,以此来增快自愈合混凝土的自愈速度。

低场核磁共振技术用于混凝土研究

低场核磁共振很早就被用来分析水泥的反应的过程,通过测试混合水泥浆液在不同反应时间下的弛豫时间谱,以水分布的变化反推水泥的反应过程。借助低场核磁共振技术,可研究新型水泥的水化反应过程。

低场核磁共振技术可在非破坏条件下连续监测水泥基材料孔结构的发展。在水泥基材料的孔隙中,通常填充有水分。在一定的射频能的激发下,处在磁场中的水分子会发生共振现象,进而表现出弛豫行为,其弛豫时间的长短与水分子所在的孔隙尺寸有着定量的关系,因此能够间接地得到孔结构的信息。

受限流体的弛豫主要受制于表面弛豫的影响。对于特定介质而言,t2与多孔介质的比表面积相关,在孔隙率相同时,孔径越小,比表面积越大,表面相互作用的影响越强烈,t2就越短。对多孔介质流体弛豫的研究提供了孔结构方面的信息。