未來的建筑材料——紡織混凝土
未來的建筑材料就是這種紡織混凝土。紡織鋼筋混凝土(TRC)是耐用的,并且可以成形的形狀多樣,輕量化的結(jié)構(gòu)。顧名思義,傳統(tǒng)的TRC用碳或玻璃纖維作為織物而不是鋼來增強(qiáng)。Wilhelm-Klauditz-Institut WKI的Fraunhofer木材研究所的一個研究小組正在用環(huán)保的天然纖維取代這些織物。這些替代品與傳統(tǒng)混凝土的性能相匹敵,但制造成本更低。研究人員將于2019年1月14日至19日在慕尼黑BAU 2019貿(mào)易博覽會上展示一座天然纖維混凝土橋梁的原型。
德國的橋梁處于危險的狀態(tài)。萊茵河上每兩個都有一個腐爛。鋼筋混凝土容易腐蝕,在任何跡象表明損壞之前,氧化會對鋼筋造成損傷。現(xiàn)在,這個行業(yè)正在考慮混凝土裂縫和銹蝕的鋼片,工程師和建筑師正在選擇紡織鋼筋混凝土,一種使用壽命長,結(jié)構(gòu)性能與鋼筋混凝土相同的耐腐蝕建筑材料。用這種材料制成的部件可以像幾厘米那么薄。它可以被澆鑄成柔軟、輕質(zhì)的結(jié)構(gòu),并用增強(qiáng)的紡織品可以彎曲成幾乎任何形狀,除了橋梁,材料也適用于外墻和天花板,設(shè)計師可以用它來裝飾家具和雕塑。
這種高性能混凝土的秘密在于它是用碳、玻璃或聚合物纖維而不是鋼來加固的。在Braunschweig的Fraunhofer WKI的研究人員希望用基于可再生原材料的紡織品來代替這些纖維,此舉將為環(huán)境和氣候帶來豐厚的回報。在這種情況下,他們結(jié)合當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)品——亞麻(可以進(jìn)行紡紗或編織)。研究人員可以向亞麻纖維中添加一束聚合物纖維,從而制造出一種適合特定成分要求的混合織物。Fraunhofer WKI木材纖維研究中心的科學(xué)家使用桿織機(jī)來織造這種材料混合物。有了這種織造機(jī)——?dú)W洲唯一的一種織造機(jī)——專家們能夠生產(chǎn)具有復(fù)雜、特定紡織品結(jié)構(gòu)和綜合功能的創(chuàng)新輕質(zhì)復(fù)合材料。該機(jī)器結(jié)合傳統(tǒng)工藝和可持續(xù)的材料,使之具有成本效益。然后再把它們嵌入高性能混凝土中,使之具有幾乎完全保護(hù)纖維免受風(fēng)化的結(jié)構(gòu)密度,這種織物也可以用天然樹脂進(jìn)行改性。
擺脫不利的環(huán)境影響
亞麻基紡織品是嵌入在給定的組件層。它的剛度是可變的,因此它可以按期望的形狀排列。它可以被想象成產(chǎn)生弧形輪廓,如穹頂和圓形壁單元。然后在紡織品上澆注液態(tài)混凝土,這種混凝土是在Fraunhofer WKI輕質(zhì)環(huán)保建筑中心(ZELUBA)內(nèi)部專門開發(fā)的。生態(tài)可持續(xù)性很受開發(fā)商的青睞,他們盡量利用少量的原材料。
ZELUBA的科學(xué)家Jan Binde說:“鋼筋混凝土由骨料(混凝土集料,專業(yè)術(shù)語),水,混凝土添加劑,以及由亞麻制成的增強(qiáng)紡織品組成。用亞麻織物制成的鋼筋混凝土的質(zhì)量高于橋梁中鋼筋混凝土的質(zhì)量?;|(zhì)(結(jié)構(gòu))非常致密,以致有害物質(zhì)不能滲透到部件中,這樣可以延長使用壽命幾十年?!?/p>
壽命長的復(fù)合材料
亞麻和混凝土的結(jié)合在試驗(yàn)中證明是一種理想的復(fù)合材料,通過新的、環(huán)保的紡織物增強(qiáng)混凝土的耐久性和承重能力。調(diào)查人員說:“天然纖維與建筑材料很相配,這也是因?yàn)槲覀兛梢钥刂萍徔椘吩诨炷林械墓潭ǚ绞??!?/p>
由可再生能源制成的TRC使建筑工人能夠豎立輕型和苗條的橋梁,也可能被機(jī)動車使用。一座跨度為15米的鋼筋混凝土橋大約有35到40厘米厚,而它的亞麻橋只有12到16厘米厚,看起來相當(dāng)苗條,這節(jié)省了大量的材料。Binde說:“建筑薄層是可行的?!毖芯咳藛T致力于優(yōu)化創(chuàng)新的建筑材料,而建筑當(dāng)局對該材料的批準(zhǔn)仍在進(jìn)行中。
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