說起混凝土，大家一定感覺硬如磐石，可實(shí)際上混凝土并沒有我們想象中的那么堅(jiān)固，其受到拉伸應(yīng)力或沖擊負(fù)荷時(shí)會(huì)產(chǎn)生脆性斷裂，而目前由蘇州大學(xué)、蘇州絲綢博物館與吳江振興實(shí)業(yè)有限公司聯(lián)合研發(fā)的建筑補(bǔ)強(qiáng)用結(jié)構(gòu)材料有望解決這一問題。
據(jù)了解，纖維增強(qiáng)技術(shù)紡織品是增強(qiáng)纖維（如碳纖維、玻璃纖維、一些天然纖維等）、基體及各種粘合劑的有效整合和共同作用。為了適用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域，通過各種獨(dú)立元件的組合形成的建筑構(gòu)件及具有不同性能的建筑材料。
近些年，世界各國對(duì)建筑用紡織品給予了極大關(guān)注。隨著城市建筑的發(fā)展，許多更加節(jié)能環(huán)保、輕質(zhì)、耐用，并具有各種功能性的建筑用紡織品越來越廣泛地應(yīng)用于建筑中，應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大，建筑用紡織品正在悄然走進(jìn)我們的生活。我國建筑用紡織品發(fā)展速度很快, 逐漸成為建筑用紡織品的新興市場。
克服脆性斷裂難題
建筑用增強(qiáng)材料主要是指纖維增強(qiáng)混凝土和纖維增強(qiáng)水泥材料。土木工程中大量使用的基體是水泥基體和混凝土基體, 其存在一系列問題, 其中最為嚴(yán)重的是當(dāng)水泥基體和混凝土基體受到拉伸應(yīng)力或沖擊負(fù)荷時(shí)會(huì)產(chǎn)生脆性斷裂。所以為了增強(qiáng)基體的韌度或拉伸性能, 可滲入少量紡織纖維。
“水泥混凝土具有強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，但抗拉強(qiáng)度低、極限變形小、抗裂差、脆性大、不耐沖擊。近幾年，用碳纖維、芳綸、維尼綸、滌綸、丙綸短纖維進(jìn)行混凝土增強(qiáng)材料，已成為產(chǎn)業(yè)用紡織品的新突破。”項(xiàng)目帶頭人蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院教授王國和談道。
據(jù)王國和介紹，該項(xiàng)目首先對(duì)高分子聚合物材料進(jìn)行篩選，選用了高強(qiáng)滌綸和高強(qiáng)丙綸為材料研究開發(fā)增強(qiáng)用結(jié)構(gòu)材料，通過對(duì)建筑增強(qiáng)用紡織品材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制定加工工藝路線，特別是墻體厚度用窄幅三維織物的織造工藝，重點(diǎn)解決了如何在常規(guī)紡織設(shè)備上經(jīng)過改進(jìn)，研制開發(fā)出墻體補(bǔ)強(qiáng)用不同結(jié)構(gòu)的二維與三維紡織基材。
其次，利用絞綜裝置研制出平面二維紗羅織物，適用于墻體表面砂漿基的增強(qiáng)；改進(jìn)織機(jī)門幅，研制出寬度為13cm的平板形雙層接結(jié)織物、平板形四層角鎖鏈立體織物、三維十字形織物和三維T字形織物。
再次，探討了結(jié)構(gòu)材料與混凝土的復(fù)合技術(shù)，對(duì)墻面、墻體的增強(qiáng)可測試抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度等性能指標(biāo)，通過斷裂荷載和變形能力（斷裂能）和斷裂類型等指標(biāo)可評(píng)價(jià)增強(qiáng)效果。
最后，項(xiàng)目組針對(duì)平面二維紗羅織物，研究水泥砂漿基織物增強(qiáng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的拉伸和抗折性能，以及不同鋪層層數(shù)、織物密度等因素對(duì)性能的影響。研制織物可顯著提高復(fù)合材料承受的變形能力，避免了素砂漿脆性斷裂發(fā)生災(zāi)難性的破壞，其單層抗折強(qiáng)度提高10%以上；研制織物的承受變形能力優(yōu)異于玻璃纖維織物；沿著織物經(jīng)線方向鋪層、經(jīng)密增加有利于增強(qiáng)砂漿的強(qiáng)度和彈性模量；增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件的斷裂能隨著織物層數(shù)增加而遞增。
設(shè)計(jì)三維立體結(jié)構(gòu)
“課題組針對(duì)平板形、十字形和T字形織物，以混凝土為基體，研究不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的混凝土機(jī)織物增強(qiáng)構(gòu)件的抗折強(qiáng)度、劈裂拉伸強(qiáng)度等性能。研究結(jié)果表明：與素混凝土相比，紡織結(jié)構(gòu)增強(qiáng)材料具有增強(qiáng)、增韌作用，三維立體織物的增強(qiáng)效果較好；T字形三維織物試件的抗折強(qiáng)度提高20%以上；十字形和T字形三維織物試件的劈裂抗拉強(qiáng)度提高30%~40%以上；素混凝土的斷裂屬于脆性斷裂型破壞，而混凝土基紡織材料屬于損傷累積型，產(chǎn)生延性破壞，當(dāng)達(dá)到最大破壞荷載時(shí)，增強(qiáng)試件還有部分剩余強(qiáng)度基本可保留50%左右。”王國和說。
談到蘇州大學(xué)、蘇州絲綢博物館與吳江振興實(shí)業(yè)有限公司的合作模式時(shí)，王國和說：“我們項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)采用課題負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)制，通過設(shè)立子課題，確定合作各方的責(zé)任，做到權(quán)責(zé)分明，任務(wù)明確。產(chǎn)品開發(fā)方面充分利用項(xiàng)目單位現(xiàn)有的產(chǎn)學(xué)研用一體化條件，將所開發(fā)的技術(shù)快速應(yīng)用到規(guī)模生產(chǎn)中，縮短了技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)完成的過程和時(shí)間，產(chǎn)品生產(chǎn)方面主要利用項(xiàng)目單位現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，同時(shí)將較為專業(yè)的加工委托給專業(yè)廠家按技術(shù)要求進(jìn)行生產(chǎn)，這樣既可保證項(xiàng)目正常的投入和成本，又可帶動(dòng)其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的聯(lián)動(dòng)發(fā)展。通過定期總結(jié)課題經(jīng)驗(yàn)，召集產(chǎn)學(xué)研用各方專家學(xué)者和工程技術(shù)人員會(huì)議，商討課題進(jìn)展中的難點(diǎn)、重點(diǎn)，研究成果通過產(chǎn)學(xué)研用平臺(tái)及時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，為技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化提供良好的氛圍和必要的配套措施。”
建筑用紡織品空間大
據(jù)悉，該項(xiàng)目的研究為建筑行業(yè)紡織結(jié)構(gòu)增強(qiáng)材料的開發(fā)應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)和探索，并為紡織結(jié)構(gòu)材料替代傳統(tǒng)剪裁提供了一種行之有效的方法，為紡織結(jié)構(gòu)材料在建筑行業(yè)的應(yīng)用開拓了新的領(lǐng)域。
目前，城市化是經(jīng)濟(jì)工業(yè)化、現(xiàn)代化的必然。城市化使人口集中，高樓林立，需要解決熱島效應(yīng)，植樹種草、立體綠化、屋頂綠化等環(huán)境綠化的需要大量發(fā)展，城市化的發(fā)展不僅需要大量土工合成材料和綠色植草、立體綠化的纖維材料基材，并為建筑用紡織品發(fā)展帶來極好的發(fā)展機(jī)遇。當(dāng)今，世界發(fā)達(dá)國家在城市建筑、污水處理、市政工程等方面，利用先進(jìn)技術(shù)和新型纖維材料，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、低碳零排放和美化城市，已經(jīng)遙遙領(lǐng)先。建筑工程與紡織工業(yè)正發(fā)生著日益密切的關(guān)系，作為一種未來的建筑材料，在環(huán)保、節(jié)能和低碳的智能建筑中，少不了紡織品。未來建筑用紡織品將朝著輕質(zhì)化、功能化方向發(fā)展，更多節(jié)能環(huán)保、輕質(zhì)、耐用，并具有各種功能性的建筑材料必將被越來越廣泛地應(yīng)用于建筑中，建筑與紡織品的結(jié)合將水到渠成。
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