具有自我修復性之新型混凝土材料

 

刊登日期:2021/11/26
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西班牙瓦倫西亞理工大學與義大利米蘭理工大學(Politecnico di Milano)的研究團隊設計了一項耐久性極為優異且具有自我修復性的新型混凝土材料,係以結晶性添加劑、氧化鋁奈米纖維(Alumina Nanofibers)、纖維素奈米晶體(Cellulose Nanocrystals)等混合製成的超高性能複合水泥材料,對於裂縫具有自我修復機能之外,耐久性也比傳統高性能混凝土提高30%。將可望適用於海洋或沿海地區的建築物或地熱發電廠等暴露於極高腐蝕性環境下的基礎設施。

近年來,讓混凝土材料具備自我修復性的研究趨於活潑化,例如預先將含有黏合劑、修補劑的管路或膠囊埋入混凝土中,將粉狀膨鬆劑做為混合材料;另有利用可在混凝土中存活的細菌析出碳酸鈣的自我修復技術等各種研究提案。此外,大量混合短纖維的纖維補強高韌性水泥材料的水黏合劑比例較一般混凝土小,水合反應餘力殘留,因此在水份存在的狀況下具有較高的自我修復性能。

研究團隊注意到具有高抗裂性的超高性能纖維增強混凝土,因此嘗試利用結晶性添加劑、氧化鋁奈米纖維、纖維素奈米晶體等做為混合物以實現自我修復性。結果顯示,混合材料在龜裂發生時具有自我修復機能,相較於一般高性能混凝土,耐久性提高30%。

新型混凝土複合材料的利用將可望降低維護作業的頻率,耐用年限將可超過50年。目前已利用新型混凝土複合材料在西班牙、義大利、愛爾蘭等地建設了6個大型實驗性建築物,並於實際使用條件下進行評估分析。例如在西班牙瓦倫西亞省薩貢託港建造海上風力發電浮體,以及在瓦倫西亞建置貽貝筏,且廣範圍設置了感測器網絡,持續監測並收集結構耐久性相關之即時數據。今後研究團隊也將以嚴重腐蝕環境中的基礎設施為中心,推動新混凝土技術的發展。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/211028_self-repairing-concrete.html
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