能彎曲的高科技混凝土獲得今年國家技術發(fā)明獎二等獎

混凝土廣泛應用于基礎設施建設，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，為國家基礎設施長期安全作出了貢獻。

　　這一項目獲得2018年國家技術發(fā)明獎二等獎。

　　源頭發(fā)力 打造高韌材料

　　混凝土結構出現(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。

　　“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，為工程結構安全服役提供了關鍵性材料保障。

　　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技術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

　　大體積混凝土結構經常都會遇到長間歇分期澆筑、改建與擴建、加固修復等情況，結合面的缺陷會引起界面破壞，并危害結構的服役質量。另一方面，混凝土結構在外力作用下極易產生裂縫。

　　針對現(xiàn)實需求，徐世烺帶領團隊發(fā)明了界面抗裂性能提升技術與復合結構控裂技術，保障整個生命周期安全服役。

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

　　測試分析報告顯示，使用這種界面劑粘結的混凝土，其粘結強度指標居國際領先水平，與有機界面劑相比具有粘結性能更優(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)爆破技術兩種拆除混凝土的方法結合，團隊還發(fā)明了可大大提升結合面咬合力和施工效率的人工鍵槽新技術。在南水北調丹江口大壩加高工程中，使用此項技術，工效比常規(guī)方法提高50%，成本降低30%，而質量合格率達到100%。

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