 放大圖片
■ 張慕聖的團隊參與973計劃，以「鋼筋混凝土腐蝕起始時間預測」和研究新型合成混凝土骨架材料，大大減低維修和管理費用，亦令基建壽命增至100年。 本報記者彭子文 攝
【本報訊】（記者 黃德正）中國經濟迅速發展，龐大的基建是社會發展的重要基石，但傳統建築材料長期受濕度及溫度變化等因素影響，容易造成侵蝕，令基建只有30至40年壽命。香港科技大學土木及環境工程系教授張慕聖領導的研究團隊，去年起參與「國家重點基礎研究發展計劃」（俗稱973計劃），在建築物中引入「鋼筋混凝土腐蝕起始時間預測」方法，更準確地估計建築物的效能和管理周期，能有效減低維修和管理費用，基建壽命更可大增至100年。該團隊更積極研發新型合成混凝土骨架材料，長遠有望取代混凝土中容易被侵蝕的鋼筋。
「973計劃」旨在鼓勵國家自主研究項目，科大則參與了「當代環境友好型混凝土的基礎研究項目」，致力研究更耐用、更環保的基建材料及如何延長建築物的壽命。張慕聖表示，科大的團隊研究出一種「鋼筋混凝土腐蝕起始時間預測」方法，以估算大橋或建築物的「生命周期」（Life Cycle Assessment），按不同階段採取不同的管理、維修策略。
按周期特性維修 大橋長命2倍
他解釋，有別於傳統評估方法只以混凝土特性來預測「腐蝕起始時間」（Corrosion Initiation Time），研究小組決定引入「環境因素」，透過研究結構表面的氯化物濃度、濕度和溫度的變化，計算沿海鋼筋混凝土建築物的壽命，即可更準確地預測同一建築物不同結構部件的腐蝕情況。
由於公路、大橋的維修費用高，因此營運者十分重視建築物的生命周期，以更有效管理。張慕聖指出，「如果你一開始就發現問題，可能只需1元就能解決；但如果情況變壞你卻懵然不知，將令小問題變成大問題，屆時維修成本可能數以十倍計。」他強調，受惠於這個更有效的評估方案，能助營運者按建築物不同的生命周期用不同維修策略，能將大橋的壽命增加2倍至100年，更加能夠協助企業提供更全面的管理策略。
同時，科大的研究團隊亦擬研發「新鋼筋」。張慕聖表示，現時常用的建材如鋼筋和混凝土的抗壓力和受壓力極佳，是建造大型建築的最佳組合，不過科大研究團隊發現，大橋等基建經常接觸到海水，令鋼筋被鹽份侵蝕，鋼筋若被侵蝕1厘米，混凝土便會隨之膨脹10厘米，繼而會產生裂縫令大橋入水，大大減低橋的壽命並增加維修成本。
研發「新鋼筋」 加入炭纖維
科大構思的「新鋼筋」，外圍以炭纖維和玻璃纖維製成，核心部分則是鋼，由於炭纖維和玻璃纖維輕身，加上具有極強的抗腐性，無生鏽問題，而且硬度達鋼的80%。這種「新鋼筋」既有傳統鋼筋承受拉力的強韌性，而且更耐用，是理想的替代品。
不過，「新鋼筋」仍有盲點，就是其中的玻璃纖維有Brittle Failure的特性，猶如一塊雪凍了的朱古力條，「一啪即斷」，若「新鋼筋」的壓力指數一旦「爆錶」，會在毫無預警下斷裂，不似傳統鋼筋會有爆裂的先兆，可及早維修。張慕聖表示，研究團隊未來要致力解決有關問題，只要能攻克這關，即有望製成更優質的「新鋼筋」。
|
放大圖片
