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十余載研發應用高延性混凝土 著力提高農房抗震性能

放大字體  縮小字體 發布日期:2021-06-28  來源:中國混凝土網  作者:光明日報
核心提示:西安建筑科技大學舉行的一場高延性混凝土加固農房振動臺試驗引發業內外廣泛關注。試驗以寧夏黃土砌筑的農房為原型,科研團隊設計了兩個完全相同的1/2縮尺砌體結構模型,其中一個為未加固房屋,另一個為高延性混凝土面層加固房屋。兩個縮尺模型一起安裝在振動臺上,共同經受振動臺輸出的模擬地震。試驗人員通過觀察兩模型在經歷地震波后的損傷情況,判斷高延性混凝土對砌磚房的抗震加固效果。

西安建筑科技大學舉行的一場高延性混凝土加固農房振動臺試驗引發業內外廣泛關注。試驗以寧夏黃土砌筑的農房為原型,科研團隊設計了兩個完全相同的1/2縮尺砌體結構模型,其中一個為未加固房屋,另一個為高延性混凝土面層加固房屋。兩個縮尺模型一起安裝在振動臺上,共同經受振動臺輸出的模擬地震。試驗人員通過觀察兩模型在經歷地震波后的損傷情況,判斷高延性混凝土對砌磚房的抗震加固效果。


試驗現場,兩個模型依次被加載6度設防、7度設防、8度設防、8.5度設防、9度設防、9度罕遇等不同工況。隨著烈度的逐級增長,采用高延性混凝土加固的農房模型從巋然不動到最后僅產生了少量裂縫,而未加固的房屋則在震動過程中搖擺劇烈,受損嚴重,有力驗證了高延性混凝土加固技術可大幅度提高農房的抗震性能。


這個試驗結果也讓西安建筑科技大學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農房加固中應用推廣。”



“可彎曲”的混凝土為房屋穿上“鎧甲”


2008年,博士剛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進行危房排查。身為四川人,看到家鄉震后的場景讓他深受觸動。如何解決既有建筑的抗震問題,讓地震發生時不再有房屋倒塌,這是從地震重災區回來后,鄧明科一直苦苦思索的問題。


鄧明科和他的團隊決定利用建筑材料自身的延性來改善結構抗震性能。經過上千次的材料試配、纖維界面改性和設計參數調整,一種“可彎曲”的混凝土——高延性混凝土終于研制成功。


科研團隊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。與普通混凝土相比,高延性混凝土加入了專用纖維,具備高強度、高韌性、高耐損傷能力,其拉伸變形可達普通混凝土的100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。


用高延性混凝土加固房屋時只需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,即使遇到地震,房屋也不會輕易倒塌。并且這種技術方便易用,可節省70%工期,節省70%材料,最多可以節省造價的30%。


高延性混凝土加固農房振動臺試驗現場鄧明科教授為學生講解高延性混凝土高延性混凝土加固“云南傣樓”振動臺試驗現場


科研成果走出“象牙塔”遍地開花


高延性混凝土的研發之路并非一帆風順。2013年,西安建筑科技大學將第一代產品送至西安市長安區進行試點,發現新材料的施工性能差,無法附著到墻壁上。科研團隊一邊在工地上和工人師傅不斷溝通,同時耐心調整配方。通過不懈的努力,團隊逐個解決了“高延性混凝土加固砌體結構”的各項技術難題。


此后,高延性混凝土加固技術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整體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。由于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廣泛應用于房屋加固、建筑結構等領域,并形成一整套由材料到結構、由設計到施工的技術體系,獲批80余項國家專利,被列為2018年全國建設行業科技成果推廣項目,成功為全國數千棟民房提升了抗震防災能力。


服務社會是高校科研工作者義不容辭的責任。秉持著“傳承文明、開創未來、育材興國、科技富民”的辦學宗旨,西安建筑科技大學科研團隊從幾乎零基礎開始做試驗,一路發展到擁有了專門的研發中心,如今以產學研用一體化為目標,與全國5000余家單位建立了合作關系。鄧明科說:“未來,我們將進一步助力鄉村振興戰略,服務新農村建設,讓老百姓住上更安全的房屋。”

 
 
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