智慧型混凝土

智慧型混凝土

2012年3月初,據來自國內外媒體的信息,伊朗已經研製出被稱為“智慧型混凝土”的世界最強混凝土,可抵禦地震,也可抵鑽地炸彈。 “智慧型”混凝土,學名叫“機制砂自密實混凝土”。

基本信息

簡介

這種“智慧型混凝土”又名“超高性能混凝土”(UHPC),它 比其它形式的混凝土能抵抗更大的壓迫,也比傳統混凝土更柔韌和耐用。由於身處地震帶,因此伊朗工程師們研發出了一些世界上強度最高的建築材料。這些建材可以用來保護秘密核設施抵禦碉堡剋星炸彈的攻擊,這種炸彈的威力相當於小型地震。

美國認為現有的穿地炸彈無力對付伊朗的地底核設施,其中一個原因固然是伊朗在深入地底近百米之處興建設施,另一個原因是伊朗近年大力發展超級混凝土,能大大削弱美國穿地炸彈的威脅。“環球安全”網站的資料顯示,穿地炸彈能穿透5000psi的混凝土達60米深,但當混凝土的抗壓強度達1萬psi時,穿地炸彈只能鑽地8米。令美國憂慮的是,伊朗德黑蘭大學已能制出強度達5萬至6萬psi的“超級混凝土”,比抗壓強度達3萬psi的全球最堅固岩石花崗石更穩固。

研發

UHPC的基本原料和普通的混凝土一樣,都是沙子和水泥。但UHPC中還配有石英砂及各種加固材料和纖維。這種石英砂不同於其他大量混有沙子的石英砂,純度高達100%。根據這個特點,伊朗的土木工程師把UHPC套用到從修建水壩到鋪設污水管的各各領域,並且不斷地完善其套用技術。哈馬丹布-阿里大學的穆哈穆德·尼力教授(Mahmoud Nili)在UHPC中配入了聚丙烯纖維和石英粉,使其韌性大大提高,抗爆能力比普通混凝土高出數倍。盧合拉·阿里扎德的改進更加完善。

使用納米粒子可以改變混凝土內部結構。薩韋省伊斯蘭阿薩德大學阿里·納扎里教授及其同事發表了多篇論文,研究使用各種氧化金屬納米粒子改變混凝土內部結構的方法。他們使用過氧化鐵,氧化鋁,氧化鋯,氧化鈦及氧化銅。材料經過納米粒子處理後會呈現出極佳的屬性。儘管只有幾件小樣品呈現出了這種屬性,但至少證明了這個方法這是可行的。使用這樣的納米粒子,有望製造出比拉法基混凝土強度高出四倍的混凝土。

這一切看起來都很美好,使用UHPC可以造福人民,建造出更安全的堤壩和更密實的下水系統。但是UHPC在軍事方面的套用更令某些人神往---更多的人對此感到的是擔憂。2008年,德黑蘭大學發表了一份研究報告,研究的是UHPC抵禦鋼彈衝擊的能力。一般情況下,這些在地震時都不是問題。研究發現,加有大量長鋼質纖維的混凝土性能最佳。早在1995年,也有一份研究報告發表,報告表明在混凝土中加入聚合物纖維,雖然只能略微提高其抗壓強度,但抗衝擊性卻提高了七倍。

國內研發及套用

“智慧型”混凝土,學名叫“機制砂自密實混凝土”。

利用機制砂配製自密實混凝土,必須根據機制砂的顆粒特徵採取相應的技術措施,才能配製出滿足工作性能要求的自密實混凝土,具有高流動性和良好的抗離析泌水能力,能夠僅依靠自身重力而無需施加振搗就能均勻密實填充成型,能夠很好滿足現代結構複雜和配筋密集的工程混凝土成型要求。
這種混凝土的“智慧型”之處,就是能夠自己流動均勻地填密。 以前用混凝土鋪路面,要用滾筒等工具振動混凝土,以便混凝土密實,但是如果是振漏了或者振過了,就會出現空洞、蜂窩、麻面等質量缺陷,如果橋墩支架有空洞那問題就嚴重了。尤其是在鋼構混凝土橋樑使用中,管狀的鋼構件里不可能振盪混凝土,因此如果在裡面形成空洞,使用“智慧型”混凝土,它會沿著管道自己均勻分布。

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