十余載研發并應用推廣高延性混凝土，西安建筑科技大學鄧明科教授科研團隊—— 讓天下百姓住上更安全的房屋
“9度罕遇El-Centro地震波Y方向！”隨著主持人宣布試驗開始，現場人員全部屏住了呼吸。五六秒后，振動臺上總重量約8.3噸的建筑模型在28個加速度傳感器、22個位移傳感器的“共同作用”下，開始發生晃動，磚縫處也出現了開裂。30余秒后，振動臺上的建筑模型仍然屹立不倒，現場爆發了雷鳴般的掌聲。
這是近日在西安建筑科技大學結構工程與抗震教育部重點實驗室舉行的一場高延性混凝土加固云南傣樓振動臺試驗場景。此次振動臺試驗的主角是一座按照1:2比例“仿真”的云南民族特色建筑吊腳樓，俗稱“傣樓”。
試驗現場，傣樓模型被依次加載6度設防、7度設防、8度設防、8.5度設防、9度設防直至9度罕遇6種工況后，主體受力構件依然不受影響。“這有力地驗證了高延性混凝土加固技術可大幅度提高該類結構的整體性和抗震性能。”國內著名砌體結構專家張昌敘看過試驗后連連稱贊。
這個結果也讓高延性混凝土科研團隊負責人鄧明科教授興奮不已。“一般來講，9度設防為國內建筑抗震設防的最高標準，能夠加載到9度罕遇，充分說明了我們的技術可以在云南傣樓中應用推廣。”
云南省屬于地震頻發地區，總面積占全國的4%，承受了全國破壞性地震的20%，全省84%的地區可能發生破壞性地震。近年來，因木材短缺，當地村民多以磚柱取代木柱承重自建吊腳樓，砌筑砂漿強度極低，且木梁與磚柱無可靠連接，房屋頭重腳輕，上剛下柔，結構抗震性能極差，一旦發生地震將造成嚴重的人員傷亡。2018年，鄧明科在西雙版納調研時發現這種建筑大量存在，決定通過高延性混凝土抗震加固改造，讓當地群眾住上安全穩固的住房。
“我們在承重磚柱及房屋的墻柱連接部位抹上約1.5厘米厚的高延性混凝土，即使達到9度罕遇地震，房屋也不會倒塌。”鄧明科介紹，與普通混凝土相比，高延性混凝土具有高強度、高韌性、高抗裂性能和高耐損傷能力，其拉伸變形可達普通混凝土的200倍以上，也被稱為“可彎曲的混凝土”，用它加固的磚墻抗沖擊和抗倒塌能力可以提高10倍以上，“相當于給房屋穿上了有韌性的鎧甲”。而且，用高延性混凝土對房屋加固改造，可節省工期70%，節省材料70%，最多節省造價30%，還不會改變外立面。
昭通市彝良縣牛街鎮甘家壩村楊秀芬家是云南省第一家采用高延性混凝土加固技術改造的C級農村危房。走進楊秀芬家，原本破舊不堪的墻柱被高延性混凝土代替，屋頂上的小青瓦也全部換成了琉璃瓦。“改造總共花了2萬元，政府還補貼1萬元，前后用了兩天就完工了。”提及西安建筑科技大學的加固技術，楊秀芬禁不住伸出了大拇指。
2008年，剛博士畢業的鄧明科作為住建部首批抗震救災專家組成員，前往四川綿竹等地震重災區指導災后重建。此后，鄧明科致力于利用建筑材料自身的延性來改善結構抗震性能。“我們在混凝土中加入了比頭發絲還要細小，具有高強、韌性的專用纖維。通過特殊工藝，讓纖維均勻分散，就像鋼絲一樣，可以將裂縫牢牢拉接在一起。”經過上千次的材料試配、纖維界面改性和設計參數調整，高延性混凝土終于研制成功。
2013年起，高延性混凝土開始從實驗室走向工程應用。“最初在陜西省部分中小學校舍進行抗震加固，后來逐漸應用于唐韓休墓壁畫搬遷等文物保護項目、歷史風貌類建筑加固、軍民融合項目以及農村危房改造項目中。”鄧明科說，因為具有明顯的成本及技術優勢，目前，高延性混凝土加固技術已在云南、新疆、寧夏、陜西、四川等10余個省（自治區）數千棟農村危房中應用。
“服務社會是高校科研工作者義不容辭的責任。”從幾乎零基礎開始做試驗到有了自己的研發中心，再到如今的產學研用一體化，與全國2600余家單位建立了合作關系，一路走來，鄧明科感慨頗多。“作為一名結構工程師，我們的使命就是讓天下百姓住上更安全的房屋，讓地震時不再有房屋倒塌。”
