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德国科学家用可再生材料制成增强混凝土

发布日期:2018-10-09   浏览次数:

德国科学家用可再生材料制成增强混凝土

 

纺织钢筋混凝土(TRC)经久耐用,可以构建形状多样且轻量化的结构。传统的纺织钢筋混凝土采用碳纤维或玻璃纤维作为织物,德国Fraunhofer WKI木材研究所的一个研究小组正在研究利用环保的天然纤维取代这些织物。这些替代品与传统混凝土的性能相匹敌,但制造成本更低。研究人员将于2019年在慕尼黑BAU 2019贸易博览会上展示一座天然纤维混凝土桥梁的原型。



 

德国的多数桥梁都处于危险状态之中,钢筋混凝土容易腐蚀,氧化会对钢筋造成损伤。现在,工程师和建筑师正在考虑选择纺织钢筋混凝土,来解决混凝土裂缝和钢片锈蚀的问题,高性能混凝土的结构性能与钢筋混凝土相同,且更加耐腐蚀。用这种材料制成的部件仅几厘米那么薄,它可以被浇铸成柔软、轻质的结构,也可以弯曲成几乎任何形状,除了桥梁应用外,同时适用于外墙和天花板,设计师可以用它来装饰家具和雕塑。

这种高性能混凝土的秘密在于它是用碳纤维、玻璃纤维或其他聚合物纤维来加固的。研究人员希望用可再生原材料的纺织品来代替这些纤维,此举将为环境和气候带来重要的影响。研究人员向亚麻纤维中添加一束聚合物纤维,从而制造出一种适合特定成分要求的混合织物。Fraunhofer WKI木材纤维研究中心的科学家使用杆织机来织造这种材料混合物。有了这种织造机,专家们能够生产具有复杂、特定纺织品结构和综合功能的创新轻质复合材料。然后再把它们嵌入高性能混凝土中,使之具有保护纤维免受风化的结构密度,以此减少氧化对桥梁结构造成的损伤,这种织物也可以用天然树脂进行改性。

摆脱环境的不利影响

亚麻基纺织品是嵌入在给定的组件层。它的刚度是可变的,因此它可以按预计的形状排列。然后在纺织品上浇注液态混凝土,这种混凝土是由Fraunhofer WKI轻质环保建筑中心(ZELUBA)内部专门开发的生态可持续原材料。

ZELUBA的科学家Jan Binde说:“高性能钢筋混凝土由骨料(混凝土集料),水,混凝土添加剂,以及由亚麻制成的增强纺织品组成。用亚麻织物制成的钢筋混凝土的品质高于传统桥梁中钢筋混凝土的品质。基质(结构)非常致密,以致有害物质不能渗透到部件中,这样可以延长桥梁使用寿命。”

寿命长的复合材料

实验证明,亚麻和混凝土的结合可以制造出一种理想的新材料,通过环保可持续的纺织物来增强混凝土的耐久性和承重能力,以此减缓氧化对建筑材料造成的影响。调查人员说:“天然纤维与建筑材料很相配,主要是因为我们可以控制纺织品在混凝土中的固定方式。”

由可再生能源制成的纺织钢筋混凝土使建筑工人能够搭建轻质坚固的桥梁,这一成果也可能被应用到汽车领域。一座跨度为15米的钢筋混凝土桥大约有35到40厘米厚,而纺织钢筋混凝土桥只有12到16厘米厚,看起来相当苗条,这节省了大量的材料。研究人员致力于建筑材料的创新,德国政府对该材料的审批正在进行中。

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中国砂石协会

2018年10月09日