【集萃網(wǎng)觀察】作為世界上用量最大的建筑材料，混凝土結(jié)構(gòu)已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中至關(guān)重要的組成部分。然而，全球范圍內(nèi)的混凝土材料及混凝土結(jié)構(gòu)正以相當(dāng)快的速度劣化，僅我國(guó)每年因耐久性問(wèn)題造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)以千億元計(jì)，造成的建筑垃圾數(shù)以千億噸計(jì)，提高混凝土表面質(zhì)量，刻不容緩。
主持：本報(bào)記者 陶璐璐
嘉賓：武漢紡織大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 曾憲森教授
早在2005年，武漢紡織大學(xué)就在國(guó)內(nèi)率先對(duì)非織造布CPFL技術(shù)進(jìn)行研究，2007年1月在中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技指導(dǎo)性項(xiàng)目中正式立項(xiàng)。項(xiàng)目以現(xiàn)代紡織纖維技術(shù)與工藝手段的視角，采用紡織技術(shù)手段改善混凝土表層性能，實(shí)現(xiàn)提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，項(xiàng)目成果適用于所有混凝土結(jié)構(gòu)施工領(lǐng)域。
“大量研究表明，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性失效的過(guò)程都是由結(jié)構(gòu)表面向內(nèi)部方向進(jìn)行的。新拌混凝土澆筑后，受外界振動(dòng)及膠凝物水化等物理和化學(xué)共同作用，極易在模板和混凝土表層界面形成富水層，并附著有氣泡，硬化拆模后形成蜂窩、砂眼、裂紋等表面缺陷，使混凝土表層致密度、強(qiáng)度和抗?jié)B性降低�！薄疤岣呋炷帘砻尜|(zhì)量的非織造布模板襯的研究與應(yīng)用”項(xiàng)目的帶頭人、武漢紡織大學(xué)教授曾憲森為了在本質(zhì)上提高混凝土的表面質(zhì)量，著實(shí)下了一番功夫。
混凝土表觀缺陷不僅影響了建筑物外在的美感，其表層性能是混凝土及其結(jié)構(gòu)的耐久性不足的最主要原因，外來(lái)介質(zhì)通過(guò)混凝土表面逐步入侵到內(nèi)部，進(jìn)而引起整體結(jié)構(gòu)的劣化，從而導(dǎo)致耐久性問(wèn)題。曾憲森介紹，這些問(wèn)題無(wú)法通過(guò)優(yōu)化混凝土組成和配合比的途徑得到解決，只能通過(guò)提高混凝土表層抗?jié)B性能的途徑解決，采用非織造布模板襯（Controlled Permeability Formworkiner，簡(jiǎn)稱CPFL）是有效且經(jīng)濟(jì)的技術(shù)手段。
主持人：由于外界和自身結(jié)構(gòu)的原因，混凝土表現(xiàn)出諸多缺陷，研發(fā)非織造布模板襯需要克服哪些技術(shù)瓶頸？
曾憲森：理想的CPFL需要同時(shí)滿足幾個(gè)條件：可以排出新拌混凝土中的多余水分和氣泡，充分降低表層的水灰比；阻止水泥顆粒滲出，提高水泥顆粒在混凝土表層的相對(duì)含量，并在表層形成致密的富含水化硅酸鈣結(jié)構(gòu)，降低其滲透性；能為混凝土為表層水泥水化提供水分，抑制裂縫產(chǎn)生；可多次周轉(zhuǎn)使用。
基于混凝土構(gòu)件對(duì)其表面性能質(zhì)量的要求及混凝土初凝前的環(huán)境條件和我國(guó)的施工條件及環(huán)境的現(xiàn)實(shí)狀況，項(xiàng)目研發(fā)基于國(guó)內(nèi)現(xiàn)行針刺法非織造布的生產(chǎn)條件，利用短纖成網(wǎng)的技術(shù)和工藝特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)纖維原料，如改變組成纖維纖度、長(zhǎng)度、卷曲率等；針刺工藝，包括調(diào)整針刺密度、針刺深度等，以及后整理（溫度、壓力和走布速度等）技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，形成了適用于混凝土結(jié)構(gòu)施工用的具有過(guò)濾層、通道層和粘結(jié)層三層結(jié)構(gòu)的非織造布模板襯產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)。
主持人：您們?cè)谘芯糠强椩觳寄０逡r的過(guò)程中如何解決這些技術(shù)難題？
曾憲森：這項(xiàng)技術(shù)有兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題需要解決。
一是針對(duì)CPFL各層的不同功能要求，設(shè)計(jì)不同的空間物理結(jié)構(gòu)。我們通過(guò)綜合運(yùn)用傳質(zhì)、流變、滲流、梯度、能量、仿真等理論與工具，借助現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外研究成果，探討普通和透水模板界面混凝土富水、富氣現(xiàn)象產(chǎn)生機(jī)理及表層結(jié)構(gòu)形成機(jī)制，系統(tǒng)地研究非織造布CPFL的物理力學(xué)性能指標(biāo)及過(guò)濾層結(jié)構(gòu)等效孔徑大小對(duì)水分遷移速率、固體顆粒阻滯沉淀機(jī)制的影響，分析非織造布CPFL特性指標(biāo)與材料（成分與結(jié)構(gòu)、水流狀態(tài)與方向、水的含氣量和溫度等）的關(guān)系，研究纖維組分的空間結(jié)構(gòu)對(duì)其自身吸水、鎖水、釋水等性能的影響作用，以及水分在混凝土表面與非織造布CPFL的輸移機(jī)制，提出非織造布CPFL的空間物理結(jié)構(gòu)。
鑒于國(guó)內(nèi)非織造布的裝備水平與工藝狀況，項(xiàng)目研究結(jié)合國(guó)情，對(duì)理論物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修正，發(fā)明了空間結(jié)構(gòu)可控的非織造布CPFL的制備方法。
二是根據(jù)CPFL應(yīng)用需要，采用不同的空間物理結(jié)構(gòu)工藝。通過(guò)對(duì)過(guò)濾層空間結(jié)構(gòu)的研究，實(shí)現(xiàn)襯表層孔徑均值能確�；炷帘韺又械臍怏w及多余的水分排出，且阻止水泥顆粒不滲入襯內(nèi)，低毛羽率也保證了脫模。在解決了通道層迅速排出水、氣問(wèn)題的同時(shí)，針對(duì)不同的環(huán)境條件，利用不同保濕纖維材料在濕度梯度作用下的釋水特性，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了滿足不同要求的模板襯系列產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)拆模前對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)，避免微裂紋的出現(xiàn)。粘結(jié)層采用高旦纖維、低密度針刺工藝，使襯與模板有較強(qiáng)的錨定作用，實(shí)現(xiàn)襯與模板在使用時(shí)始終為一體，從而保證模板襯能重復(fù)使用。
鑒于國(guó)內(nèi)尚無(wú)具有三層不同結(jié)構(gòu)于一體的非織造布制造裝備，在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下，通過(guò)改進(jìn)非織造布的工藝和生產(chǎn)組織方式，探索出滿足所需功能的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝技術(shù)。并在生產(chǎn)實(shí)踐中探索出新的具有適用性和成熟性的工藝技術(shù)。
主持人：結(jié)合我國(guó)現(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)，該項(xiàng)目有哪些創(chuàng)新？
曾憲森：針對(duì)我國(guó)的實(shí)際情況，我們創(chuàng)建了具備不同孔隙的三層結(jié)構(gòu)于一體的非織造布模板襯的制造方法；基于不同的施工環(huán)境條件，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了滿足不同要求的非織造布透水保濕模板襯系列產(chǎn)品；在我國(guó)現(xiàn)有生產(chǎn)條件下，探索出滿足產(chǎn)品功能的工藝技術(shù)。
主持人：非織造布模板襯的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用情況如何？應(yīng)用成本是否具有優(yōu)勢(shì)？
曾憲森：這項(xiàng)技術(shù)和產(chǎn)品性能優(yōu)于國(guó)外類似的技術(shù)和產(chǎn)品，產(chǎn)品成本不到國(guó)外類似產(chǎn)品的50%，且更符合我國(guó)的施工環(huán)境。
該技術(shù)已在國(guó)家重大、重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，如在浙江金塘跨海大橋、象山跨海大橋、嘉紹跨江大橋、福建平潭跨海大橋和廈漳跨海大橋中進(jìn)行了應(yīng)用。在已完成的應(yīng)用推廣中節(jié)省工程開(kāi)支600多萬(wàn)元。
主持人：非織造布模板襯項(xiàng)目的自主研發(fā)對(duì)我國(guó)在提高混凝土表面質(zhì)量領(lǐng)域的發(fā)展具有怎樣的意義？
曾憲森：這項(xiàng)技術(shù)打破了國(guó)外技術(shù)對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的壟斷，開(kāi)發(fā)了適合我國(guó)施工條件且有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，大幅降低了應(yīng)用模板襯技術(shù)和產(chǎn)品的成本，引領(lǐng)我國(guó)形成一個(gè)建筑領(lǐng)域應(yīng)用紡織產(chǎn)品的新分支。同時(shí)，提高了因表面質(zhì)量引起的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性，可促進(jìn)我國(guó)建筑領(lǐng)域施工技術(shù)的升級(jí)和科技進(jìn)步，在我國(guó)當(dāng)前基礎(chǔ)設(shè)施的高速建設(shè)中，對(duì)資源的節(jié)約和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)都有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)意義。
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