一种更可持续的材料来加固混凝土结构

EPFL刚刚创建了下一代超高性能纤维增强混凝土(UHPFRC)。新材料将用于增强和延长桥梁和其他新旧结构的使用寿命。而且，与上一代纤维增强混凝土相比，这种材料的制造过程释放的CO 2减少60%至70%。

在建筑行业占全球二氧化碳的40%左右2的排放量，其中大部分可以归因于具体的制造。自1960年代以来蓬勃发展的混凝土结构之类的国家，如瑞士，现在面临着维护这些结构以确保其在未来很长时期内仍安全的任务。从环境和技术方面考虑，这都是一个艰巨的挑战。

由EugenBrühwiler领导的EPFL结构维护和安全实验室(MCS)在过去25年中积累了该领域的前沿专业知识。MCS专门研究两个领域：开发更加环保的混凝土，以及对现有结构(例如瑞士和世界各地的公路和铁路桥梁)进行越来越复杂，主要基于监控的评估。

对于他的博士学位 论文中，MCS研究人员Amir Hajiesmaeili寻求开发下一代超高性能纤维增强混凝土(UHPFRC)。他的目标是开发一种保留当今混凝土中机械性能的材料，但不使用钢纤维。Hajiesmaeili提出的UHPFRC比其他纤维增强混凝土轻10%，对环境的影响要低60-70%。这种新材料非常有效，以至于首次技术转让将在2020年进行，届时将用于加固桥梁。

正确的食谱

Hajiesmaeili喜欢食物，并且知道他在厨房附近的方式。在德黑兰大学获得土木工程硕士学位后，他来到EPFL攻读博士学位。作为瑞士国家科学基金会NRP“能源周转”(NRP 70)项目的一部分。他在EPFL度过了近四年的“烹饪”。根据他们在MCS中开发的新型综合包装模型，每周他都会以科学的方式准备各种粉末组合，然后在搅拌机中搅拌。然后，他将通过各种强度和拉伸测试运行他的样品，并完善他的计算。他的目标是生产一种新的UHPFRC，其强度与目前建筑行业使用的UHPFRC一样强，但产生的CO 2更少。

“经过三年的反复试验，我们终于找到了正确的方法-一种也符合严格的建筑标准的方法，” Hajiesmaeili说。他是怎么做到的?他使用非常坚硬的合成聚乙烯纤维代替钢纤维，该纤维可以很好地粘合到水泥基体上。他还用石灰石代替了水泥的一半，水泥是混凝土中的常用粘合剂，石灰石是一种在世界范围内广泛使用的材料。“诀窍是找到一种非常坚固并能产生正确一致性的材料。”

瑞士技术

在过去的15年中，由于在瑞士开发并出口到国外的技术，第一代UHPFRC已被用于加固桥梁以使其更具可持续性。它的碳足迹已经低于传统的钢筋混凝土。Brühwiler说：“借助这种材料，我们可以通过确保长期使用很长时间来增加旧结构的价值，”Brühwiler的实验室已经监督了瑞士100多座桥梁和建筑物的结构加固。“与对桥梁和历史古迹等现有建筑物进行整修和重建相比，该解决方案在财务和环境方面都更加合理。”

根据Brühwiler的经验，只有满足以下三个条件，建筑行业的技术转让才有效：从建筑经理到工人的建筑链各个环节的人员都受过良好的培训(例如瑞士);有建筑法规;利益相关者改变其习惯既有财务动机，也有个人动机。

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