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石家庄铁道大学高延科技团队——开创高延性环保混凝土科技新局面

发布时间:2024年03月18日 16:40 来源:网络整理 编辑:司马尚   阅读量:5202   会员投稿
导读:随着时代的发展与科技的进步,近些年来,我国建筑业的发展十分可观,对建筑材料的需求也不断提升,而在建筑材料中,混凝土是需求、使用最多的材料,直接影响到建筑结构的安全性和耐久性,所以也对混凝土与水泥制品的绿色、低碳、质量、性能、功能、保障能力等...

随着时代的发展与科技的进步,近些年来,我国建筑业的发展十分可观,对建筑材料的需求也不断提升,而在建筑材料中,混凝土是需求、使用最多的材料,直接影响到建筑结构的安全性和耐久性,所以也对混凝土与水泥制品的绿色、低碳、质量、性能、功能、保障能力等提出了更高要求。纤维材料良好的性能则为其提供了良好的发展方向。因此本团队致力于研究基于负泊松比纤维结构的高延性环保混凝土。

现如今,城市工程安全技术需求与建设是十分紧迫的,国家也高度重视城市生命线工程,十分关注城乡基础设施的建设。而且从以往来看,国内、国际社会城市爆炸事件层出不穷,对人民群众的生命安全与财产安全都造成了十分严重的威胁,急需开展混凝土性能等基础建设的相关研究。

在以往的混凝土建筑材料中,常见的有钢筋混凝土、泡沫混凝土等。钢筋混凝土存在易脆断、延性差、拉伸强度低等缺点,在海洋环境下等情况下容易发生腐蚀,使得结构过早失效,未能达到预期的寿命;泡沫混凝土具有耐火性好,保温性优,吸声性强等特点,现已受到许多领域的关注,但是泡沫混凝土存在强度偏低、密度较小等问题,令泡沫混凝土的发展受到了严重阻碍。

本团队则从“纤维材料”入手,将负泊松比效应直接引入泡沫混凝土中进行静载力学特性研究。通过独特的结构(如内凹形结构、星形结构等等)有效提高材料的物理机械性能(断裂韧性、剪切模量等),同时也能够发挥其良好的力学性能、吸收性能以及抗冲击与抗撕裂性能,改善以往的混凝土材料在结构性能、承载力等方面的缺陷。

本项目的核心技术在于将“负泊松比纤维”的概念引入混凝土中,拥有更好的产品性能、更广阔的使用范围与更优良的力学特点。考虑到单掺纤维的力学性能对于混凝土力学性能改善的局限性,选用两种不同弹性模量的纤维,通过将结构设计为负泊松比结构,两种纤维可以达到互补优势、增强韧性、提高混凝土强度的目的,同时在进行材料选用时,选择碳纤维和聚乙烯醇(PVA)纤维,其中碳纤维为高模量、高抗拉强度,PVA纤维为低模量、高断裂伸长率,两者通过包缠结构结合可以发挥两种纤维的优点,通过不同方式掺入到混凝土中可以提高混凝土的耐久性指标。

同时,本项目已经有了完整的对于纤维预制体制备的实验方法与负泊松比设计,将理论付诸实践,进行了力学性能的测试分析,包括微观结构表征、变形行为表征;也有混凝土制备的实验方法,并从抗压强度测试、劈裂抗压测试、冲击压缩测试再次对力学性能进行测试分析。

项目团队成员在实践过程中相互协作、攻坚克难,希望通过技术创新与实验分析,完善建筑行业混凝土材料方面的理论体系、完善建筑材料方面混凝土的现有缺陷,研发出一款能够解决市场问题的高延性混凝土,为建筑行业开创更广阔光明的未来。

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