 放大圖片
■梁堅凝指，「准脆性」水泥能增強延伸性達百倍。 莫雪芝 攝
——與內地大學合研降成本 獲國家自然科學一等獎
香港文匯報訊（記者 龐嘉儀）混凝土，或稱為水泥是所有建築物的基本材料，其堅固程度是建築安全的重要問題。不過，單純堅硬的混凝土卻會有著「脆」（Brittle）的弱點，一旦遇到超強衝擊如地震等，欠缺緩衝下可能會馬上倒塌，造成人命傷亡。香港科技大學與浙江大學及內地多所大學合作，將高韌性纖維物料融入混凝土中，將其延伸性大大增加20倍至100倍，讓混凝土能承受更強抗壓力及拉力，並能有效控制裂縫開張，避免當中鋼筋腐蝕，令其更耐用，而因應新研發材料成本較高，團隊未來將致力改善經濟效益問題。是次研究成果備受肯定，早前獲頒2012年度國家教育部自然科學獎一等獎。
是次獲獎的「准脆性水泥基材料」項目由浙大牽頭，並與科大、汕頭大學、同濟大學及大連理工大學攜手協作。有份參與的科大土木及環境工程學系系主任梁堅凝介紹指，傳統「脆性」混凝土沒有「可變形」設計，遭遇地震即馬上倒塌；而他們研發的新型「准脆性」（Quasi-Brittleness）水泥基複合材料，雖同樣採用水、沙、英泥等原料製作，卻同時會加入名為「聚乙烯醇」（Poly Viruylalcohol）的高韌性纖維，以助增強延伸性（Ductility），讓混凝土能承受更強抗壓力及拉力，具備「可變形」的抗震及高能量吸收特質。
而對比傳統混凝土屈曲不足1毫米即有斷裂危機，新型混凝土的伸縮性能比之高達20倍至100倍，免除建築物馬上坍塌的危機，即使在強烈地震中，亦能讓人在看見建築物搖晃期間爭取時間走避，以減低傷亡。
裂縫控制力強 免鋼筋生銹
梁堅凝又指，傳統混凝土一旦造成裂縫，容易讓水及鹽分滲入，令鋼筋生銹；但新型混凝土的纖維具極強的裂縫控制能力，可將少數大裂縫轉化為大量微小裂紋，並有效控制裂縫開張，避免鋼筋腐蝕及生銹，提高建築物的耐用度。另新型混凝土同時引入環保物料「粉煤灰」（Fly Ash）替代約五成傳統製水泥物料，減少製作過程碳排放，同時利用納米激活技術（Nano-scale Activators）增強粉煤灰與水泥的化學作用，使兩者達致更佳融合。
為增強應用效益，研究團隊並提出「複合結構」理論，將高韌化水泥材料與傳統混凝土共同使用，建立了「複合樑」設計理論製作模板，在模板內先注入一層超高韌性水泥基複合材料，再加入普通混凝土和鋼筋，樑底的裂縫受控不易打開，鋼筋銹蝕得以減慢，而模板又有抗震功能。但目前新型混凝土成本仍較傳統高出4倍至5倍，特別是當中只得約2%纖維物料，其成本已佔總數五成至六成，如何處理有關問題是未來重點。
四川水壩等將應用新技術
梁堅凝指，有關新型混凝土已能初步應用於表面加固，例如他與房協合作參與於香港仔漁港村的外牆加固工作，為有石屎剝落危機的牆身加添新型混凝土塗層；而未來新技術也將應用於內地四川省水壩的防震防滲表面層等大型項目，讓相關建築更安全、更耐用及更容易復修。
|
放大圖片
