有自愈功能的混凝土,你听过吗?
地质学和生物学的结合正在给建筑材料带来新突破,微硅粉这就是能够使裂缝自愈的混凝土。那么其中的秘密武器是什么?答案是细菌。
荷兰代尔夫特理工大学教授亨德里克·容克斯(Hendrik Jonkers)过去6年一直尝试开发“生物混凝土”。他在混凝土中添加了特殊的“愈合材料”。当水通过裂缝渗透进混凝土时,这种材料将被激活。当材料被激活后,“魔法”就将上演。
容克斯使用了能在强碱性混凝土环境中生存数十年的芽孢杆菌,并利用乳酸钙作为这些细菌的营养来源。这些细菌和化学物质被封装在由生物降解塑料制成的胶囊中,并被埋入混凝土。当有水接触这一胶囊时,胶囊将会融化,细菌将开始生长,并以乳酸钙作为营养来源生成混凝土的主要成分石灰石。随后,裂缝将会“愈合”。
到目前为止,这种生物混凝土能在约3周时间里愈合最多0.8毫米宽的裂缝。这种材料也可以被掺杂在常规混凝土之中,带来裂缝自愈的效果。
容克斯表示:“自然给我们带来了许多免费的功能。如果我们能在材料中利用这些功能,那么将可以从中受益。”
生物混凝土带来的好处显而易见。目前,混凝土是全球最常用的建筑材料,而通过采用具有自愈能力的混凝土,钢筋用量可以减少,从而降低建筑成本。此外,在建造危险物质容器时,这也是一种更理想的材料。因为当容器需要维修时,此类材料可以避免工人暴露在危险环境中。不过容克斯也承认,在短期内,以传统方式修复混凝土裂缝更为经济。希望这种能自愈的混凝土可以尽快投放市场。
混凝土的分类
按胶凝材料分类
①无机胶凝材料混凝土,如水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土等;
②有机胶结料混凝土,如沥青混凝土、聚合物混凝土等。
按表观密度分类
混凝土按照表观密度的大小可分为:重混凝土、普通混凝土、轻质混凝土。这三种混凝土不同之处就是骨料的不同。重混凝土是表观密度大于2500Kg/m³;,用特别密实和特别重的集料制成的。如重晶石混凝土、钢屑混凝土等,它们具有不透x射线和γ射线的性能。普通混凝土即是我们在建筑中常用的混凝土,表观密度为1950~2500Kg/m³;,集料为砂、石。轻质混凝土是表观密度小于1950Kg/m³;的混凝土。它由可以分为三类:
1.轻集料混凝土,其表观密度在800~1950Kg/m³;,轻集料包括浮石、火山渣、陶粒、膨胀珍珠岩、膨胀矿渣、矿渣等。
2.多空混凝土(泡沫混凝土、加气混凝土),其表观密度是300~1000Kg/m³;。泡沫混凝土是由水泥浆或水泥砂浆与稳定的泡沫制成的。加气混凝土是由水泥、水与发气剂制成的。
3.大孔混凝土(普通大孔混凝土、轻骨料大孔混凝土),其组成中无细集料。普通大孔混凝土的表观密度范围为1500~1900Kg/m³;,是用碎石、软石、重矿渣作集料配制的。轻骨料大孔混凝土的表观密度为500~1500Kg/m³;,是用陶粒、浮石、碎砖、矿渣等作为集料配制的。
混凝土的历史发展
1900年,万国博览会上展示了钢筋混凝土在很多方面的使用,在建材领域引起了一场革命。法国工程师艾纳比克1867年在巴黎博览会上看到莫尼尔用铁丝网和混凝土制作的花盆、浴盆、和水箱后,受到启发,于是设法把这种材料应用于房屋建筑上。1879年,他开始制造钢筋混凝土楼板,以后发展为整套建筑使用由钢筋箍和纵向杆加固的混凝土结构梁。仅几年后,他在巴黎建造公寓大楼时采用了经过改善迄今仍普遍使用的钢筋混凝土主柱、横梁和楼板。
1884年德国建筑公司购买了莫尼尔的专利,进行了第一批钢筋混凝土的科学实验,研究了钢筋混凝土的强度、耐火能力。钢筋与混凝土的粘结力。1887年德国工程师科伦首先发表了钢筋混凝土的计算方法;英国人威尔森申请了钢筋混凝土板专利;美国人海厄特对混凝土横梁进行了实验。1895年——1900年,法国用钢筋混凝土建成了第一批桥梁和人行道。1918年艾布拉姆发表了著名的计算混凝土强度的水灰比理论。钢筋混凝土开始成为改变这个世界景观的重要材料。
混凝土可以追溯到古老的年代,其所用的胶凝材料为粘土、石灰、石膏、火山灰等。自19世纪20年代出现了波特兰水泥后,由于用它配制成的混凝土具有工程所需要的强度和耐久性,而且原料易得,造价较低,特别是能耗较低,因而用途极为广泛(见无机胶凝材料)。
20世纪初,有人发表了水灰比等学说,初步奠定了混凝土强度的理论基础。以后,相继出现了轻集料混凝土、加气混凝土及其他混凝土,各种混凝土外加剂也开始使用。60年代以来,广泛应用减水剂,并出现了高效减水剂和相应的流态混凝土;高分子材料进入混凝土材料领域,出现了聚合物混凝土;多种纤维被用于分散配筋的纤维混凝土。现代测试技术也越来越多地应用于混凝土材料科学的研究。