
工程聚合纤维可使混凝土弯曲。
新的建筑规范和飙升的保费加快了人们开发能够更好抵御飓风以及地震等其他自然灾害之新型材料与结构的脚步。
最为激动人心的一项开发是一种以精巧工程聚合纤维涂层替换了混凝料(aggregate)的新型“可弯”水泥(http:/designnews.com.cn/0804-319.aspx)。
密歇根大学的民用和材料工程学教授Victor C. Li博士介绍说,在密歇根大学开发的新型工程混凝土是普通混凝土抗裂化性能的500倍,并且重量相对轻40%。新型混凝土将以类似金属的方式重新分配负载。
工程结构成功的关键是材料的协同作用。Victor C. Li说,“当一个最初的瑕疵由于大量负载变成裂缝时,裂缝的增大能得以控制。这种裂缝比人的头发小很多,甚至小于100微米。 负载能够通过桥接纤维横跨裂缝。而这些纤维,会依次将负载转移到复合材料的其他部分。”

使用更高韧性的混凝土作为结构核心使日本的大厦更具抗震性。
约2%混合物容量的专业聚合纤维在提供改进性能方面尤为重要。微小等级纤维实际上替换了石头混凝料(Ston
e aggregate)并作为使混凝土屈曲的韧带。 Victor C. Li研究小组的研究方向主要集中在可作为纤维使用的三种聚合物:聚乙烯醇(PVA)、高模数聚乙烯和高强度聚丙烯。“我们正在研究这些材料的机械性能和规模尺寸。我们关注的重点是纤维的强度、屈曲能力以及在断裂之前的变形量。”Victor C. Li说。
增效延展性
新型混凝土复合材料延展性的关键是塑料纤维上面允许在压力下活动的涂层。
Victor C. Li介绍说:“纤维在复合材料中的作用必需恰如其分,这就意味着纤维不能轻易露出来,否则就相当于没有使用复合材料;另一方面,也不希望它们结合太强,如果那样的话,纤维不会滑动就会折断。出现以上两种情况中的任何一种,就等于又回到了与我们所追求的柔韧背道而驰的易碎材料上”。该工程是与一家纤维生产商合作完成的。 Victor C. Li说,该合作伙伴的名称不可公开。
使用常规设备将这种纤维与沙子和混凝土混合,使它们如同金属一样各向同性或在各个方向力量均等。如果符合设计工程师的要求,这些纤维也可以被排列在一起。
复合材料可以熔铸,也可以像泡沫那样喷洒,甚至可以像管子那样模压。
另一种柔性混凝土在法国开发,并已商业化。这种被称为Ductal的材料(http:/designnews.com.cn/0804-320.aspx )是由Lafarge集团的研究者与合作伙伴Bouygues公司和Rhodia公司联合开发的。在1994与2001年之间,他们提交了四项相关专利,其原型在1998年被引进北美。它的目标是减少所需材料、加快建设和减少劳动力与维护工作。
其中一个主要的新应用是在巴黎附近的Thiais公共汽车中心,该建筑物的外层均采用了Ductal混凝土覆盖。在这里使用Ductal主要是出于设计目的。从外表看,该汽车中心仿佛是从路中间或者周围的景色中上升起来的,并且能与景色融为一体。

Lookout Shutters公司在门窗处安装聚碳酸酯以抵
御风暴。 Ductal强度约为工程水泥复合材料(ECC)的两倍,而ECC的拉伸延展性约为Ductal的20倍。相对来说,Ductal比ECC强度大,但更加易碎。由于ECC的高延展性,它抵御冲击的能量吸收能力要高得多。
所以,密歇根大学对材料的研究重点就转为抵抗自然灾害。而日本的结构工程师们则使用工程水泥复合材料作为建筑物的核心用以抗震。Victor C. Li说,由于在设计中使用的材料较少,ECC也可节省成本。
密歇根桥梁修理
这种材料在2008年初被用于修复密歇根I-94高速公路Grove Street桥的部分桥面。他们用ECC平板替换一个伸缩接头而形成连续的桥板。“ECC材料有希望解决我们所面临的某些桥板耐久性问题,例如过早崩裂”,交通部建筑与技术处密歇根分部实验研究小组主管Steve Kahl说,“我们希望ECC能很好的运作,并在大规模生产的试验中降低成本。”
Victor C. Li说,某澳大利亚公司也在制造ECC原型管用来代替钢骨钢筋混凝土管子。"对一公升长度,它相较于钢骨钢筋混凝土管子花费更少,强度更大",Victor C. Li说。
阿拉巴马大学(University of Alabama)正在探索可抵御强飓风的新型材料组合(http:/designnews.com.cn/0804-321.aspx )。“改良的建筑材料能够减少生活和财产损失,若不采取措施改善脆弱的沿海社