热文：西安建筑科技大学教授发明可弯曲混凝土

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大学教授发明可弯曲混凝土

10月9日晚，西安建筑科技大学土木工程学院邓明科教授团队研发的“可弯曲混凝土”亮相央视CCTV-2《创业英雄汇》栏目。

2008年，汶川8级大地震使无数房屋瞬间倒塌，身为四川人的邓明科是第一批到达现场的志愿者，看到家乡被摧毁的景象，当时无法用语言描述内心的感受。汶川地震后，我国重新修订了《建筑抗震设计规范》，对房屋建筑抗震，提出了更高的要求。

此后，邓明科团队“十年磨一剑”，经过上千次试验，研发出可“弯曲”的高延性混凝土，具有高强度、高韧性、高抗裂的特点。材料中加入高强韧性的专用纤维，拉伸变形可达到普通混泥土的200倍以上，用它加固的砖墙，抗冲击和抗倒塌能力可以提高十倍以上，可用于危房加固等场景。邓明科称，这种材料加固的房屋可抗10度大地震，已加固超万栋建筑，他希望天下百姓住房能更安全。

此外，这种材料施工也很方便，只需要在墙体表面抹上一层10到20毫米的高延性混泥土，就可以起到加固效果。经过大量实验和实际工程验证，可让工期缩短70%、最多可节省30%造价。邓明科介绍，这种高延性混泥土已经获得78项专利，在全国28个省市、近千个项目中发挥作用。

节目现场对比实验中，主持人亲自测试承载力，站上一块普通混泥土板，出现折断开裂。随后又站上一块同样大小的高延性混泥土板，完好无损。在加了400公斤砝码后，产生了明显的弯曲但仍无折断。

外媒：科学家创造出可更好抵抗地震的可弯曲混凝土

据外媒engadget报道称，位于澳大利亚的墨尔本斯威本科技大学的科学家近日开发出一种新工艺——可更好抵抗地震的可弯曲混凝土，它由燃煤厂废料和合成纤维所制成，还可以降低制造建筑材料产生的碳排放，外媒称，未来可弯曲混凝土或有可能使成为主流。

具体来讲，这种新混凝土采用了粉煤灰，粉煤灰是燃烧煤炭发电的副产品。从某种意义上说，用灰烬制成混凝土是一个古老的技巧，古罗马的工程师将火山灰和生石灰混合在一起，制成了自己的标志性建筑材料，这也是他们建造的某些结构至今仍保持原状的原因之一。

值得关注的是，斯威本科技大学的团队设法将合成纤维掺入其混凝土混合物中，并创造一种无需加热混合物即可对其进行固化的生产工艺。

据介绍，这种可弯曲混凝土具有两个优点：一方面，生产起来更加环保。由于不需要加热石灰石来制造水泥，该团队声称与传统的可弯曲混凝土相比，制造所需的能源减少了36％，生产过程还减少了76％的二氧化碳。

另一方面，混凝土内部的聚合物纤维使其承受多个“头发大小”的断裂，而不会破碎成单独的碎片。根据开发这种材料的研究人员Behzad Nematollahi博士的说法，“它的可弯曲性是普通混凝土的400倍，因此非常适合在地震频繁的地方使用。”

公开资料显示，可弯曲的混凝土已经不是一个新概念，它是由密歇根大学的土木和环境工程教授Victor Li于1990年代初开发的。但是，能否生产价格合理的材料一直是一个问题。

摇摆的“傣楼”不怕塌！抗9度罕遇地震！全靠这款“可弯曲的混凝土”

“现在我宣布，高延性混凝土加固云南傣楼振动台试验圆满成功！”5月30日下午，在西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室，一场振动台试验引发广泛关注。

此次振动台试验的主角是一座按照1:2比例“仿真”的云南民族特色建筑吊脚楼，俗称“傣楼”。直播现场，在逐级增长的地震烈度试验过程中，实验团队记录了“傣楼”的各个动力参数。“当振动台输入地震波达到9度罕遇时，这栋建筑仍屹立不倒，这有力地验证了高延性混凝土加固技术可大幅度提高该类结构的整体性和抗震性能。”国内首次提出应用该技术加固傣楼的邓明科教授介绍说。

云南属于地震频发地区，近年来因木材短缺，当地村民多以砖柱取代木柱承重自建吊脚楼，砌筑砂浆强度极低，结构抗震性能极差，一旦发生地震将造成严重的人员伤亡。2018年，邓明科教授到西双版纳勐龙镇调研时发现这种建筑大量存在，决心通过高延性混凝土抗震加固改造，让当地群众住上安全稳固的住房。

与普通混凝土相比，高延性混凝土具有高强度、高韧性、高抗裂性能和高耐损伤能力，拉伸性能可达普通混凝土的200倍，也被称为 “可弯曲的混凝土”。“传统房屋砌完墙后，不要在墙体表面抹砂浆，只需抹上1.5厘米的高延性混凝土，即使达到9度罕遇地震，房屋也不会倒塌。”邓明科教授介绍，用高延性混凝土对房屋加固改造，可节省工期70%，节省材料70%，节省造价30%，而且不会改变外立面。

化工小知识：新型水泥混凝土，可在压力下弯曲！

斯威本科技大学的研究人员已经开发出一种新型的混凝土，它是由废料制成的，可以在负载下弯曲。这种材料结合了诸如煤电厂产生的粉煤灰之类的工业废品，特别适用于地震灾区的建筑，在这些地区，传统混凝土的脆性常常导致灾难性的建筑倒塌。

研究员Behzad Nematollahi博士说：“混凝土是世界上使用最广泛的建筑材料。” “实际上，它是人类仅次于水的第二大消耗物质，因此其质量对我们的基础设施（如建筑物，桥梁和隧道）的复原力具有重大影响。”

传统混凝土不仅在拉伸或弯曲时容易破碎，而且由于石灰石煅烧以生产其关键成分水泥而具有巨大的碳足迹。通过使用工业废品，Nematollahi博士及其同事消除了对混凝土的需求，使产品更具可持续性。

Nematollahi博士说：“与传统的水泥制成的可弯曲混凝土相比，生产这种新型混凝土所需的能源减少了约36％，二氧化碳排放量减少了多达76％，”

此外，在这种新型混凝土中加入短聚合物纤维使其在承受拉力或弯曲力时能承受多个头发大小的裂缝，而不会破碎。实际上，当对其施加力时，它能够弯曲，这意味着用它制成的建筑物在地震，飓风，弹丸撞击和爆炸中更可能保持完好无损。

他补充说：“在易受自然灾害影响的地区建造房屋是我们看到这种材料的主要用途之一。” “我们的实验室测试结果表明，这种新型混凝土的可弯曲性是普通混凝土的约400倍，但强度却差不多。”

普通混凝土“硬而易折”

这是因为，水泥的生产需要高温，此过程消耗了大量的能源，并排放了巨量的温室气体。虽然现在已经有抗拉强度较好的新型混凝土，但它们并未彻底放弃对水泥这一配方的使用。

研究团队称，其开发的新型混凝土，主要原材料是粉煤灰之类的工业废品（燃煤电厂的空气污染源之一）。并且由于这种质地的聚合物复合材料可以在室温下固化，因此制造过程也会更加环保。

此前，这种替代工艺也被用于常规混凝土的制作。不过现在，其已在可弯折混凝土产品中得到主力应用。

研究通讯作者 Behzad Nematollahi 表示：“新型混凝土生产过程可减少约 36% 的能源消耗，同时二氧化碳减排高达 76%”。实验室测试结果表明，在具有相似强度的同时，这种新型混凝土的抗拉特性是普通混凝土的约 400 倍。即便新材料最终出现了破裂，混合物中的微小聚合纤维也可以确保不会碎裂。取而代之的是在张力下继续保持强力，并出现多个细小的裂缝。

展望未来，这种新型混凝土可在地震多发等地区使用，使之能够承受常规的震动，而又不至于在震后被发现减弱了结构强度。

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