能彎曲的高科技混凝土獲得今年國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎

混凝土廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，我國的用量更是高居世界第一。但混凝土脆性大、易開裂的天然屬性不僅降低大型工程壽命，更多次引發(fā)重大安全事故。

　　為了消除這條禍患之縫，浙江大學建筑工程學院徐世烺教授帶領(lǐng)團隊，二十多年來潛心鉆研，成功研發(fā)出2.0版本高韌性混凝土，為國家基礎(chǔ)設(shè)施長期安全作出了貢獻。

　　這一項目獲得2018年國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。

　　源頭發(fā)力 打造高韌材料

　　混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫了怎么辦？長期以來，業(yè)界常規(guī)使用的增韌方法是在混凝土中摻入一定體積率的纖維，但這種方法無法改變混凝土準脆性的物理本質(zhì)。

　　“我們的發(fā)明從材料性能方面徹底解決了混凝土強而不韌、脆性易裂的根本缺陷?！毙焓罒R建立起考慮材料隨機特性的纖維增韌混凝土多縫開裂力學模型，實現(xiàn)了高韌性纖維混凝土性能的可控優(yōu)化設(shè)計，并依托力學模型，發(fā)明和制備了性能穩(wěn)定的高韌性纖維混凝土。

　　這種2.0版本的高韌性纖維混凝土極限抗拉應(yīng)變最高可達8.4%，這個數(shù)值比普通混凝土高出800倍。與普通砂漿、混凝土脆性斷裂完全不同，高韌性混凝土具有優(yōu)異的韌性，最大裂縫寬度遠小于0.1mm，完全滿足嚴酷條件下的耐腐蝕耐久性要求，為工程結(jié)構(gòu)安全服役提供了關(guān)鍵性材料保障。

　　高韌性纖維混凝土的導熱系數(shù)僅為普通混凝土的1/4，抗裂防滲性能優(yōu)越。試驗發(fā)現(xiàn)，當模板厚度大于75cm時，可以確保厚度20m的混凝土壩塊在越冬期間不會出現(xiàn)溫度裂縫。

　　使用高韌性纖維混凝土材料及相關(guān)技術(shù)可以減少甚至免除維修量，大幅度提高使用壽命，從而有效降低水泥用量，減少二氧化碳排放。

　　體系支撐 實現(xiàn)全程控裂

　　大體積混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常都會遇到長間歇分期澆筑、改建與擴建、加固修復(fù)等情況，結(jié)合面的缺陷會引起界面破壞，并危害結(jié)構(gòu)的服役質(zhì)量。另一方面，混凝土結(jié)構(gòu)在外力作用下極易產(chǎn)生裂縫。

　　針對現(xiàn)實需求，徐世烺帶領(lǐng)團隊發(fā)明了界面抗裂性能提升技術(shù)與復(fù)合結(jié)構(gòu)控裂技術(shù)，保障整個生命周期安全服役。

　　團隊發(fā)明了適用于結(jié)構(gòu)加固和大體積混凝土分層施工的低收縮、緩凝型、無機界面的粘結(jié)劑，它解決了新老混凝土由于性能差異導致變形不協(xié)調(diào)而開裂的問題。

　　測試分析報告顯示，使用這種界面劑粘結(jié)的混凝土，其粘結(jié)強度指標居國際領(lǐng)先水平，與有機界面劑相比具有粘結(jié)性能更優(yōu)、無毒無異味、使用方便的特點。

　　同時，將大功率液壓盤踞切割與靜態(tài)爆破技術(shù)兩種拆除混凝土的方法結(jié)合，團隊還發(fā)明了可大大提升結(jié)合面咬合力和施工效率的人工鍵槽新技術(shù)。在南水北調(diào)丹江口大壩加高工程中，使用此項技術(shù)，工效比常規(guī)方法提高50%，成本降低30%，而質(zhì)量合格率達到100%。

　　此外，徐世烺還發(fā)明出界面裂縫擴展路徑調(diào)控方法與不同材料界面剪切開裂的定向測試技術(shù)?？梢钥茖W判定不同界面處理方法對界面粘結(jié)性能的影響，為工程實踐中的新老混凝土界面處理技術(shù)提供了科學依據(jù)。