陳根：研究開發新預應力混凝土，更輕更環保_風聞

文/陳根

我國新建建築體量目前居世界首位，建材行業作為建築業基本要素在國民經濟中佔有重要地位。其中，混凝土是我國建築領域應用最廣泛的建築材料。預應力混凝土是為了彌補混凝土過早出現裂縫的現象，在構件使用（加載）以前，預先給混凝土一個預壓力，即在混凝土的受拉區內，用人工加力的方法，將鋼筋進行張拉，利用鋼筋的回縮力，使混凝土受拉區預先受壓力。

這種儲存下來的預加壓力，當構件承受由外荷載產生拉力時，首先抵消受拉區混凝土中的預壓力，然後隨荷載增加，才使混凝土受拉，這就限制了混凝土的伸長，延緩或不使裂縫出現。

目前預應力技術主要用於那些需要承受特別高荷載（例如梁或者橋）的混凝土材料，受拉鋼筋產生的力從內部壓縮材料。但這項技術的一個缺點就是容易被腐蝕，這意味着在它們周圍澆築的混凝土需要有一定的厚度，並採用碳纖維增強聚合物（CFRP）製成替代具有抗腐蝕能力的鋼筋。

但是，使用 CFRP 作為肌腱涉及到昂貴的設備，而且將它們錨定在構件的兩端要複雜的工藝。此外，這也讓混凝土對碳產生巨大消耗，每年生產的數十億噸混凝土需要大量的能源。為此，世界各地的科學家都在尋求調整生產工藝，使其更加環保，即使是很小的改進也可能產生很大的影響。

近日，瑞士聯邦材料科學與技術實驗室（EMPA）的科研團隊找到了新的突破口，為CFRP加固混凝土開發了一種特殊的配方，使其在硬化時膨脹。這意味着不需要錨定和拉伸鋼筋，因為材料在硬化時自己就會膨脹。肌腱就會永久地保持這種狀態，對混凝土施加反力，產生壓應力。

這為更精益的混凝土構件打開了一扇門，提供了巨大的強度，研究****團隊的測試顯示，自應力材料可以承受與傳統預應力混凝土相當的荷載，比非預應力CFRP混凝土構件高出約三倍。