陈根：研究开发新预应力混凝土，更轻更环保_风闻

文/陈根

我国新建建筑体量目前居世界首位，建材行业作为建筑业基本要素在国民经济中占有重要地位。其中，混凝土是我国建筑领域应用最广泛的建筑材料。预应力混凝土是为了弥补混凝土过早出现裂缝的现象，在构件使用（加载）以前，预先给混凝土一个预压力，即在混凝土的受拉区内，用人工加力的方法，将钢筋进行张拉，利用钢筋的回缩力，使混凝土受拉区预先受压力。

这种储存下来的预加压力，当构件承受由外荷载产生拉力时，首先抵消受拉区混凝土中的预压力，然后随荷载增加，才使混凝土受拉，这就限制了混凝土的伸长，延缓或不使裂缝出现。

目前预应力技术主要用于那些需要承受特别高荷载（例如梁或者桥）的混凝土材料，受拉钢筋产生的力从内部压缩材料。但这项技术的一个缺点就是容易被腐蚀，这意味着在它们周围浇筑的混凝土需要有一定的厚度，并采用碳纤维增强聚合物（CFRP）制成替代具有抗腐蚀能力的钢筋。

但是，使用 CFRP 作为肌腱涉及到昂贵的设备，而且将它们锚定在构件的两端要复杂的工艺。此外，这也让混凝土对碳产生巨大消耗，每年生产的数十亿吨混凝土需要大量的能源。为此，世界各地的科学家都在寻求调整生产工艺，使其更加环保，即使是很小的改进也可能产生很大的影响。

近日，瑞士联邦材料科学与技术实验室（EMPA）的科研团队找到了新的突破口，为CFRP加固混凝土开发了一种特殊的配方，使其在硬化时膨胀。这意味着不需要锚定和拉伸钢筋，因为材料在硬化时自己就会膨胀。肌腱就会永久地保持这种状态，对混凝土施加反力，产生压应力。

这为更精益的混凝土构件打开了一扇门，提供了巨大的强度，研究****团队的测试显示，自应力材料可以承受与传统预应力混凝土相当的荷载，比非预应力CFRP混凝土构件高出约三倍。