【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,僅我國每年因耐久性問題造成的經(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,外來介質(zhì)通過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)致耐久性問題。曾憲森介紹,這些問題無法通過優(yōu)化混凝土組成和配合比的途徑得到解決,只能通過提高混凝土表層抗?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),通過對(duì)纖維原料,如改變組成纖維纖度、長度、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)的研究和開發(fā),形成了適用于混凝土結(jié)構(gòu)施工用的具有過濾層、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。通過對(duì)過濾層空間結(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。
鑒于國內(nèi)尚無具有三層不同結(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)于國外類似的技術(shù)和產(chǎn)品,產(chǎn)品成本不到國外類似產(chǎn)品的50%,且更符合我國的施工環(huán)境。
該技術(shù)已在國家重大、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)省工程開支600多萬元。
主持人:非織造布模板襯項(xiàng)目的自主研發(fā)對(duì)我國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)打破了國外技術(shù)對(duì)中國市場(chǎng)的壟斷,開發(fā)了適合我國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)我國建筑領(lǐng)域施工技術(shù)的升級(jí)和科技進(jìn)步,在我國當(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。
來源:中國紡織報(bào)
該文章暫時(shí)沒有評(píng)論!
最新技術(shù)文章
點(diǎn)擊排行