十余載研發(fā)并應(yīng)用推廣高延性混凝土，西安建筑科技大學(xué)鄧明科教授科研團(tuán)隊—— 讓天下百姓住上更安全的房屋
“9度罕遇El-Centro地震波Y方向！”隨著主持人宣布試驗開始，現(xiàn)場人員全部屏住了呼吸。五六秒后，振動臺上總重量約8.3噸的建筑模型在28個加速度傳感器、22個位移傳感器的“共同作用”下，開始發(fā)生晃動，磚縫處也出現(xiàn)了開裂。30余秒后，振動臺上的建筑模型仍然屹立不倒，現(xiàn)場爆發(fā)了雷鳴般的掌聲。
這是近日在西安建筑科技大學(xué)結(jié)構(gòu)工程與抗震教育部重點(diǎn)實(shí)驗室舉行的一場高延性混凝土加固云南傣樓振動臺試驗場景。此次振動臺試驗的主角是一座按照1:2比例“仿真”的云南民族特色建筑吊腳樓，俗稱“傣樓”。
試驗現(xiàn)場，傣樓模型被依次加載6度設(shè)防、7度設(shè)防、8度設(shè)防、8.5度設(shè)防、9度設(shè)防直至9度罕遇6種工況后，主體受力構(gòu)件依然不受影響?！斑@有力地驗證了高延性混凝土加固技術(shù)可大幅度提高該類結(jié)構(gòu)的整體性和抗震性能?！眹鴥?nèi)著名砌體結(jié)構(gòu)專家張昌敘看過試驗后連連稱贊。
這個結(jié)果也讓高延性混凝土科研團(tuán)隊負(fù)責(zé)人鄧明科教授興奮不已。“一般來講，9度設(shè)防為國內(nèi)建筑抗震設(shè)防的最高標(biāo)準(zhǔn)，能夠加載到9度罕遇，充分說明了我們的技術(shù)可以在云南傣樓中應(yīng)用推廣?！?
云南省屬于地震頻發(fā)地區(qū)，總面積占全國的4%，承受了全國破壞性地震的20%，全省84%的地區(qū)可能發(fā)生破壞性地震。近年來，因木材短缺，當(dāng)?shù)卮迕穸嘁源u柱取代木柱承重自建吊腳樓，砌筑砂漿強(qiáng)度極低，且木梁與磚柱無可靠連接，房屋頭重腳輕，上剛下柔，結(jié)構(gòu)抗震性能極差，一旦發(fā)生地震將造成嚴(yán)重的人員傷亡。2018年，鄧明科在西雙版納調(diào)研時發(fā)現(xiàn)這種建筑大量存在，決定通過高延性混凝土抗震加固改造，讓當(dāng)?shù)厝罕娮∩习踩€(wěn)固的住房。
“我們在承重磚柱及房屋的墻柱連接部位抹上約1.5厘米厚的高延性混凝土，即使達(dá)到9度罕遇地震，房屋也不會倒塌?！编嚸骺平榻B，與普通混凝土相比，高延性混凝土具有高強(qiáng)度、高韌性、高抗裂性能和高耐損傷能力，其拉伸變形可達(dá)普通混凝土的200倍以上，也被稱為“可彎曲的混凝土”，用它加固的磚墻抗沖擊和抗倒塌能力可以提高10倍以上，“相當(dāng)于給房屋穿上了有韌性的鎧甲”。而且，用高延性混凝土對房屋加固改造，可節(jié)省工期70%，節(jié)省材料70%，最多節(jié)省造價30%，還不會改變外立面。
昭通市彝良縣牛街鎮(zhèn)甘家壩村楊秀芬家是云南省第一家采用高延性混凝土加固技術(shù)改造的C級農(nóng)村危房。走進(jìn)楊秀芬家，原本破舊不堪的墻柱被高延性混凝土代替，屋頂上的小青瓦也全部換成了琉璃瓦。“改造總共花了2萬元，政府還補(bǔ)貼1萬元，前后用了兩天就完工了。”提及西安建筑科技大學(xué)的加固技術(shù)，楊秀芬禁不住伸出了大拇指。
2008年，剛博士畢業(yè)的鄧明科作為住建部首批抗震救災(zāi)專家組成員，前往四川綿竹等地震重災(zāi)區(qū)指導(dǎo)災(zāi)后重建。此后，鄧明科致力于利用建筑材料自身的延性來改善結(jié)構(gòu)抗震性能。“我們在混凝土中加入了比頭發(fā)絲還要細(xì)小，具有高強(qiáng)、韌性的專用纖維。通過特殊工藝，讓纖維均勻分散，就像鋼絲一樣，可以將裂縫牢牢拉接在一起?！苯?jīng)過上千次的材料試配、纖維界面改性和設(shè)計參數(shù)調(diào)整，高延性混凝土終于研制成功。
2013年起，高延性混凝土開始從實(shí)驗室走向工程應(yīng)用?！白畛踉陉兾魇〔糠种行W(xué)校舍進(jìn)行抗震加固，后來逐漸應(yīng)用于唐韓休墓壁畫搬遷等文物保護(hù)項目、歷史風(fēng)貌類建筑加固、軍民融合項目以及農(nóng)村危房改造項目中。”鄧明科說，因為具有明顯的成本及技術(shù)優(yōu)勢，目前，高延性混凝土加固技術(shù)已在云南、新疆、寧夏、陜西、四川等10余個省（自治區(qū)）數(shù)千棟農(nóng)村危房中應(yīng)用。
“服務(wù)社會是高?？蒲泄ぷ髡吡x不容辭的責(zé)任。”從幾乎零基礎(chǔ)開始做試驗到有了自己的研發(fā)中心，再到如今的產(chǎn)學(xué)研用一體化，與全國2600余家單位建立了合作關(guān)系，一路走來，鄧明科感慨頗多?！白鳛橐幻Y(jié)構(gòu)工程師，我們的使命就是讓天下百姓住上更安全的房屋，讓地震時不再有房屋倒塌。”
