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韧性十足的高韧性纤维混凝土

2019-09-03

提到混凝土,大家都不陌生:楼房、大坝、桥梁、港口、隧道,无论是寻常百姓的居住出行还是国家重大工程建设,都少不了它的参与。但是混凝土有脆性大、易开裂的天然属性。混凝土出现裂缝,最后导致桥梁垮塌,这样的事例国内外都有,非常可怕。

19世纪混凝土发明以来,如何增韧控裂,研发高韧性混凝土,为混凝土大家族增加一支新的高韧劲旅,是困扰国内外学术界和工程界的一大难题。

中国的混凝土用量高居世界第一。为了消除这条“祸患之缝”,浙江大学建筑工程学院徐世烺教授带领团队,二十多年来潜心钻研,突破混凝土材料脆性易裂、界面薄弱易裂、结构受拉开裂三大瓶颈,发明出了高韧性纤维混凝土制备与应用关键技术,为基础设施长期安全服役的国家重大需求贡献了浙大智慧。项目获得2018年国家技术发明奖二等奖。

很多年来,给混凝土增强韧性,业界常规做法是在混凝土中掺入一定量的纤维,但这种方法无法改变混凝土准脆性的物理本质,对混凝土抗拉变形和韧性的提高幅度有限。

作为长期研究混凝土裂缝的科学家,徐世烺建立起一套混凝土结构增韧控裂(增加韧性,控制裂缝)技术新体系,并且在这个理论基础上,发明了高韧性纤维混凝土新水泥。

“我们的发明从材料性能方面彻底解决了混凝土强而不韧、脆性易裂的根本缺陷。”徐世烺介绍,“抗拉应变”,指的是单位长度所能产生的变形量,用来描述材料抵抗拉伸所具有的变形能力,而他发明的高强高韧性混凝土的极限抗拉应变最高可达8.4%,这个数值比普通混凝土高出800倍。与普通砂浆、混凝土脆性断裂完全不同,高韧性混凝土具有优异的韧性,最大裂缝宽度远小于0.1mm,裂缝非常小,完全满足严酷条件下的耐腐蚀耐久性要求,为工程结构安全服役提供了关键性材料保障。

 

目前,徐教授发明的高韧性纤维混凝土水泥,在浙江新岭隧道、常山港特大桥、湖北丹江口大坝、四川金沙江向家坝等都得到应用,广受好评。

已经与混凝土打了三十多年交道的徐世烺,当初为何会深耕混凝土?

徐世烺说,他的这个选择与时代背景紧密相连。

“1975年河南溃坝事件造成大量人员死伤,一年后发生的唐山大地震又夺去了24万同胞的生命。1979年,湖南柘溪水电站出现大面积裂缝,严重威胁大坝安全。开始攻读研究生的徐世烺听到之后倍感震惊,决心为国内刚刚起步的混凝土断裂力学研究贡献自己的一份力量。”

“之前我们的研究主要是在抵抗自然灾害的范畴内,但重大工程还面临着恐怖袭击、战争等更严峻的威胁。”徐世烺说,“团队已经开始开始研究抗冲击性的高韧性纤维混凝土水泥,将来的水泥工程为未来可以抵抗炸弹冲击的结构工程贡献智慧。”

来源:杭州新闻、浙江科技新闻网

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