為了消除這條禍患之縫，浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院徐世烺教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，二十多年來(lái)潛心鉆研，成功研發(fā)出2.0版本高韌性混凝土，為國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施長(zhǎng)期安全作出了貢獻(xiàn)。
這一項(xiàng)目獲得2018年國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
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(zhǎng)期以來(lái)，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(wú)法改變混凝土準(zhǔn)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(qiáng)而不韌、脆性易裂的根本缺陷。”徐世烺建立起考慮材料隨機(jī)特性的纖維增韌混凝土多縫開裂力學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了高韌性纖維混凝土性能的可控優(yōu)化設(shè)計(jì)，并依托力學(xué)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(dá)8.4%，這個(gè)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(yuǎn)小于0.1mm，完全滿足嚴(yán)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(dǎo)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(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)模板厚度大于75cm時(shí)，可以確保厚度20m的混凝土壩塊在越冬期間不會(huì)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(shí)現(xiàn)全程控裂
大體積混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常都會(huì)遇到長(zhǎng)間歇分期澆筑、改建與擴(kuò)建、加固修復(fù)等情況，結(jié)合面的缺陷會(huì)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(duì)現(xiàn)實(shí)需求，徐世烺帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)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(gè)生命周期安全服役。
團(tuán)隊(duì)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(wú)機(jī)界面的粘結(jié)劑，它解決了新老混凝土由于性能差異導(dǎo)致變形不協(xié)調(diào)而開裂的問題。
測(cè)試分析報(bào)告顯示，使用這種界面劑粘結(jié)的混凝土，其粘結(jié)強(qiáng)度指標(biāo)居國(guó)際領(lǐng)先水平，與有機(jī)界面劑相比具有粘結(jié)性能更優(yōu)、無(wú)毒無(wú)異味、使用方便的特點(diǎn)。
同時(shí)，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(tuán)隊(duì)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(xiàng)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(dá)到100%。
此外，徐世烺還發(fā)明出界面裂縫擴(kuò)展路徑調(diào)控方法與不同材料界面剪切開裂的定向測(cè)試技術(shù)?？梢钥茖W(xué)判定不同界面處理方法對(duì)界面粘結(jié)性能的影響，為工程實(shí)踐中的新老混凝土界面處理技術(shù)提供了科學(xué)依據(jù)。