掺合矿物料修复材料与活性激发协同靶向粘结性能的方法

本发明属于混凝土修复领域，尤其涉及一种掺合矿物料修复材料与活性激发协同靶向粘结性能的方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、混凝土作为建筑建造的主要材料，采用掺合料替代胶凝材料有利于显著减少碳排放，既有基础设施的服役延寿也是实现建筑全生命的周期减排的重要途径。但是矿物掺合料早期参与水泥水化过程活性较低，长龄期参与反应有利于提升混凝土材料耐久性，但是大量掺合料的加入早期不参与反应，大幅降低强度，修复界面粘结低，修复材料易于从既有结构脱粘，作为修复材料实现基础设施的延寿目标受到挑战。

3、混凝土基础设施延寿对象主体病害多种多样，且混凝土基体强度也不尽相同，对于延寿效果的保障，需要修复界面具有高界面粘结性能且不发生界面破坏。这需要修复材料设计以及养护激发工艺的协同实现高界面粘结性能的目的。但目前存在高掺量矿物掺合料发挥材料活性难，需要开辟新路径实现活性高效激发，修复材料原料多元调节难，而无法快速准确地确定出与界面粘结性能相匹配的修复材料的配比及激发条件方案。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种掺合矿物料修复材料与活性激发协同靶向粘结性能的方法，其能够快速准确地确定出与界面粘结性能相匹配的修复材料的配比及激发条件方案。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种掺合矿物料修复材料与活性激发协同靶向粘结性能的方法，其包括：

4、制备初始修复材料，并浇筑在混凝土基体的待修复界面上；其中，初始修复材料的配比包含硅灰和粉煤灰及导电性纤维，导电性纤维用于构建修复材料内的多尺度导电网络；

5、施加外部养护工艺参数，对待修复界面进行养护；其中，养护工艺采用施加电压的电养护工艺；

6、养护期结束后，测定修复界面粘结强度和混凝土基体强度；计算修复界面粘结强度和混凝土基体强度之差与混凝土基体强度的比值，得到粘结性能评价因子；

7、根据粘结性能评价因子与设定阈值范围比较，确定粘结性能是否达到设定要求，若达到，则初始修复材料作为最终靶向粘结性能方案；否则，调整修复材料的配比或/和养护工艺参数，直至粘结性能达到设定要求。

8、进一步地，当粘结性能评价因子≤0％时，判定修复材料的配比和养护工艺实现良好协同，此时粘结性能达到设定要求。

9、进一步地，如果粘结性能评价因子≤第一阈值且粘结性能评价因子＞0，则微调养护工艺参数，直至粘结性能达到设定要求；其中，第一阈值大于0且小于1。

10、进一步地，微调养护工艺参数为增加养护功率或养护时长。

11、进一步地，如果粘结性能评价因子≤第二阈值且粘结性能评价因子且粘结性能评价因子＞第一阈值，此时同时优化调整多尺度网络及养护工艺参数，直至粘结性能达到设定要求；其中，第二阈值大于第一阈值且小于1。

12、进一步地，优化调整多尺度网络的方法为：

13、增加修复材料导电：通过添加纳米尺度纤维种类或增加细观尺度纤维掺量。

14、进一步地，调整养护工艺参数的方法为：

15、增加养护功率或养护时长。

16、进一步地，如果粘结性能评价因子＞第二阈值，此时优化修复材料掺合料配比组成，将硅灰占据掺合料的占比提升，以改善早期水化中硅灰和粉煤灰的主导权，再计算粘结性能评价因子。

17、进一步地，若将硅灰占据掺合料的占比提升之后，粘结性能评价因子仍大于第二阈值，继续重复进行修复材料掺合料配比优化步骤。

18、进一步地，若将硅灰占据掺合料的占比提升之后，粘结性能评价因子属于粘结性能评价因子≤第一阈值且粘结性能评价因子＞0的情况，或粘结性能评价因子属于粘结性能评价因子≤第二阈值且粘结性能评价因子＞第一阈值的情况，则进行相应的调整，直至粘结性能达到设定要求。

19、本发明的有益效果是：

20、(1)本发明采用高掺量矿物掺合料活性激发的技术特征，其原理是水泥基材料中多尺度导电网络构建，修复材料在通电作用下发热，加速灰和粉煤灰和硅酸盐水泥三元协同水化，解决了粉煤灰掺量高早期活性低的问题，产生了纤维-水泥界面增强，修复材料-既有混凝土界面粘结性能高，界面不失效的有益效果。

21、(2)本发采用高界面粘结性能目标导向，反馈优化修复材料硅灰和粉煤灰配比设计，以及优化电激养护工艺参数，其原理是修复界面粘结性能受到修复材料水化性能的影响，电激养护可以提供养护温度，但二者需要匹配协同，实现粉煤灰活性激发，解决了面向不同病害基础设施精准修复难的问题，产生了高掺量掺合料的活性激发应用，取得高界面粘结性能的优异效果，并且提供了高界面粘结性能目标导向的调控逻辑方法。

22、(3)本发明采用多尺度通电网络构建技术特征，其原理是，不同尺度纤维分散于修复材料中，纤维发挥各自同尺度纤维搭接，以及不同尺度纤维搭接，构建电流经过修复材料多通路，解决了电养效率低问题，产生了粉煤灰活性高效激发的特点，实现了粉煤灰高掺量消纳，以及修复的高界面粘结性能，即界面不失效。

23、(4)本发明采用目标反馈优化系统技术特征，其原理是构建原料组份主体包括多尺度网络构建、掺合料和粉煤灰和硅灰、养护激发工艺逻辑协同，解决修复材料界面粘结性能低问题，实现了基于逻辑协同实现高掺量掺合料利用的同时实现修复材料高水化程度，进而获得高界面粘结性能。

24、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种掺合矿物料修复材料与活性激发协同靶向粘结性能的方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的掺合矿物料修复材料与活性激发协同靶向粘结性能的方法，其特征在于，当粘结性能评价因子≤0％时，判定修复材料的配比和养护工艺实现良好协同，此时粘结性能达到设定要求。

3.如权利要求1所述的掺合矿物料修复材料与活性激发协同靶向粘结性能的方法，其特征在于，如果粘结性能评价因子≤第一阈值且粘结性能评价因子＞0，则微调养护工艺参数，直至粘结性能达到设定要求；其中，第一阈值大于0且小于1。

4.如权利要求1所述的掺合矿物料修复材料与活性激发协同靶向粘结性能的方法，其特征在于，微调养护工艺参数为增加养护功率或养护时长。

5.如权利要求1或3所述的掺合矿物料修复材料与活性激发协同靶向粘结性能的方法，其特征在于，如果粘结性能评价因子≤第二阈值且粘结性能评价因子且粘结性能评价因子＞第一阈值，此时同时优化调整多尺度网络及养护工艺参数，直至粘结性能达到设定要求；其中，第二阈值大于第一阈值且小于1。

6.如权利要求5所述的掺合矿物料修复材料与活性激发协同靶向粘结性能的方法，其特征在于，优化调整多尺度网络的方法为：

7.如权利要求5所述的掺合矿物料修复材料与活性激发协同靶向粘结性能的方法，其特征在于，调整养护工艺参数的方法为：

8.如权利要求5所述的掺合矿物料修复材料与活性激发协同靶向粘结性能的方法，其特征在于，如果粘结性能评价因子＞第二阈值，此时优化修复材料掺合料配比组成，将硅灰占据掺合料的占比提升，以改善早期水化中硅灰和粉煤灰的主导权，再计算粘结性能评价因子。

9.如权利要求8所述的掺合矿物料修复材料与活性激发协同靶向粘结性能的方法，其特征在于，若将硅灰占据掺合料的占比提升之后，粘结性能评价因子仍大于第二阈值，继续重复进行修复材料掺合料配比优化步骤。

10.如权利要求8所述的掺合矿物料修复材料与活性激发协同靶向粘结性能的方法，其特征在于，若将硅灰占据掺合料的占比提升之后，粘结性能评价因子属于粘结性能评价因子≤第一阈值且粘结性能评价因子＞0的情况，或粘结性能评价因子属于粘结性能评价因子≤第二阈值且粘结性能评价因子＞第一阈值的情况，则进行相应的调整，直至粘结性能达到设定要求。

技术总结本发明属于混凝土修复领域，提供掺合矿物料修复材料与活性激发协同靶向粘结性能的方法，包括制备初始修复材料，并浇筑在混凝土基体的待修复界面上；初始修复材料的配比包含硅灰和粉煤灰及导电性纤维；施加外部养护工艺参数，对待修复界面进行养护；养护期结束后，测定修复界面粘结强度和混凝土基体强度；计算修复界面粘结强度和混凝土基体强度之差与混凝土基体强度的比值，得到粘结性能评价因子；根据粘结性能评价因子与设定阈值范围比较，确定粘结性能是否达到设定要求，若达到，则初始修复材料作为最终靶向粘结性能方案；否则，调整修复材料的配比或/和养护工艺参数，直至粘结性能达到设定要求。技术研发人员：冯硕,吕晶晶,张庆松,刘人太,裴妍,李相辉,朱光轩,刘衍凯,张军杰,任尊超,耿继双,王孟,宋润钊,孔德奥受保护的技术使用者：山东大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29