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织物增强混凝土理论研究与应用探索

文章来源:未知 人气:日期:2019-05-06 09:23

复合材料是以一种材料为基体、另一种材料为增强体组合而成的材料。组成的材料在性能上取长补短,协同工作,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的工程要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、水泥、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。

古代沿用至今的稻草增强黏土和有百年历史的钢筋混凝土均是由两种材料复合而成。20世纪40年代,因航空工业的需要,发展了玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢),从此出现了复合材料这一名称。50年代以后,陆续发展了碳纤维、石墨纤维、硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、水泥、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合,构成各具特色的高性能复合材料。

纤维增强复合材料通常有乱向短纤维增强的复合材料和连续纤维增强的复合材料两大类,目前,通常采用纺织技术将连续纤维增强的复合材料中的纤维制成织物与其基体复合,如玻璃纤维增强塑料(除纤维缠绕成型工艺)。以连续纤维制成的织物与塑料组成的复合材料在各行各业已经得到了广泛的应用,但是,以连续纤维制成的织物与水泥混凝土组成复合材料的理论和应用研究工作近二十多年来才陆续开始。

德国科学基金会(Deutsche Forschungsgemeinschaft,DFG)于1999年开始资助亚琛工业大学和德累斯顿工业大学开展织物增强混凝土方面的研究工作。在亚琛工业大学和德累斯顿工业大学分别成立了一个专门研究组织,即Josef Hegger教授领导的SFB532(http://sfb532.rwth-aachen.de/)和Manfred Curbach 教授领导的SFB528(http:// sfb528.tu-dresden.de/)。他们的研究引起了世界范围内纺织、建材、力学与结构工程等领域的学者的关注。

进入21世纪后,Alva Peled和Barzin Mobasher创造性地提出了“拉网法”制作织物增强混凝土薄板的工艺,他们的研究工作得到了美国国家科学基金(National Science Foundation, program 0324669-03)资助和美国-以色列两国科学基金(United States-Israel Binational Science Foundation)资助;大约同时,美国哥伦比亚大学开始了预应力芳纶(aramid)纤维增强玻璃混凝土方面的研究探索;瑞典查尔莫斯理工大学结构研究所在织物增强混凝土应用研究方面也开展了一系列工作。进入21世纪后,我国从事织物增强混凝土领域研究工作的主要有两支团队,即徐世烺团队和荀勇团队。在国家自然科学基金项目(50378018、51478408)资助下,荀勇团队在该领域开展研究工作已经十五年,研究内容包括织物增强混凝土薄板物理力学性能、织物增强混凝土薄板加固钢筋混凝土结构、织物增强混凝土加固砌体结构、织物增强混凝土永久性模板开发等方面。

《织物增强混凝土理论研究与应用探索》包含了荀勇团队十五年来在织物增强混凝土方面的主要研究成果,也吸纳了国内外其他研究团队在该领域的部分研究成果和工程应用情况。该书概念准确,内容较为全面,并且理论联系实际。希望该书的出版能进一步促进我国织物增强混凝土理论研究与应用实践更加广泛和深入,使织物增强混凝土这项技术对促进土木工程结构性能提升、工程项目低碳和耐久性起到应有的作用。