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未來的新型建筑材料——紡織混凝土
點擊次數:769  來源:一點知建筑  
作者:一點知建筑   發布時間:2018-10-15 12:07:01
  •     未來的新型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,輕量化的結構。這樣的新型建筑材料用碳或玻璃纖維作為織物而不是鋼來增強。Wilhelm-Klauditz-Institut WKI的Fraunhofer木材研究所的一個研究小組正在用環保的天然纖維取代這些織物。這種新型建筑材料與傳統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貿易博覽會上展示一座用這種新型建筑材料“天然纖維混凝土”橋梁的原型。

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        德國的橋梁處于危險的狀態。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。現在,這個行業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該新型建材“紡織鋼筋混凝土”,一種使用壽命長,結構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、輕質的結構,并用增強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,此舉將為環境和氣候帶來豐厚的回報。在這種情況下,他們結合當地的產品——亞麻(可以進行紡紗或編織)。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家使用桿織機來織造這種材料混合物。有了這種織造機——歐洲唯一的一種織造機——專家們能夠生產具有復雜、特定紡織品結構和綜合功能的創新輕質復合材料。該機器結合傳統工藝和可持續的材料,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纖維免受風化的結構密度,這種織物也可以用天然樹脂進行改性。

        擺脫不利的環境影響

        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混凝土,這種混凝土是在Fraunhofer WKI輕質環保建筑中心(ZELUBA)內部專門開發的。生態可持續性很受開發商的青睞,他們盡量利用少量的原材料。

        ZELUBA的科學家Jan Binde說:“鋼筋混凝土由骨料(混凝土集料,專業術語),水,混凝土添加劑,以及由亞麻制成的增強紡織品組成。用亞麻織物制成的鋼筋混凝土的質量高于橋梁中鋼筋混凝土的質量。基質(結構)非常致密,以致有害物質不能滲透到部件中,這樣可以延長使用壽命幾十年。”

        壽命長的復合材料

        亞麻和混凝土的結合在試驗中證明是一種理想的復合材料,通過新的、環保的紡織物增強混凝土的耐久性和承重能力。調查人員說:“天然纖維與建筑材料很相配,這也是因為我們可以控制紡織品在混凝土中的固定方式。”

        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,看起來相當苗條,這節省了大量的材料。Binde說:“建筑薄層是可行的。”研究人員致力于優化創新的建筑材料,而建筑當局對該材料的批準仍在進行中。

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