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素手烹茶|科学家找到新预应力技术：让混凝土更轻更环保

提高混凝土强度和耐久性的方法之一是在浇筑前加入拉伸钢筋 ， 然后在混凝土凝固时抽出钢筋以压缩材料 。 不过现在科学家找到了新的预应力（pre-stressing）技术 ， 在不牺牲强度的情况下让混凝土更轻 ， 而且还能缓解碳排放 。
素手烹茶|科学家找到新预应力技术：让混凝土更轻更环保作为世界上最常用的建筑材料 ， 混凝土的碳足迹是巨大的 ， 每年生产的数十亿吨混凝土需要大量的能源 。 为此 ， 世界各地的科学家都在寻求调整生产工艺 ， 使其更加环保 ， 即使是很小的改进也可能产生很大的影响 。
目前预应力技术主要用于那些需要承受特别高荷载（例如梁或者桥）的混凝土材料 ， 受拉钢筋产生的力从内部压缩材料 。 但这项技术的一个缺点就是容易被腐蚀 ， 这意味着在它们周围浇筑的混凝土需要有一定的厚度 ， 并采用碳纤维增强聚合物（CFRP）制成替代具有抗腐蚀能力的钢筋 。
但是 ， 使用 CFRP 作为肌腱涉及到昂贵的设备 ， 而且将它们锚定在构件的两端要复杂的工艺 。 这一点 ， 再加上它们也有其局限性 ， 这意味着预应力CFRP增强混凝土的使用并不像通过钢筋的那样广泛 。
瑞士联邦材料科学与技术实验室（EMPA）的科研团队找到了新的突破口 ， 为CFRP加固混凝土开发了一种特殊的配方 ， 使其在硬化时膨胀 。 这意味着不需要锚定和拉伸钢筋 ， 因为材料在硬化时自己就会膨胀 。 肌腱就会永久地保持这种状态 ， 对混凝土施加反力 ， 产生压应力 。
该项目成员 Mateusz Wyrzykowski 博士表示：“如果你想为了能够建造更薄的结构 ， 更高的承重能力而对这些CFRP加固材料进行预应力 ， 你就会达到你的极限 。 这就像一个人在手臂上缠上一根橡皮筋 并试图拉伸它们 ， 橡皮筋将处于紧张状态 ，而一个人的手臂将经历橡皮筋的压缩 ， 按照类比 ， 这样的机制会让膨胀的混凝土经历压缩 。 ”
素手烹茶|科学家找到新预应力技术：让混凝土更轻更环保这为更精益的混凝土构件打开了一扇门 ， 提供了巨大的强度 ， 团队的测试显示 ， 自应力材料可以承受与传统预应力混凝土相当的荷载 ， 比非预应力CFRP混凝土构件高出约三倍 。
【素手烹茶|科学家找到新预应力技术：让混凝土更轻更环保】"我们的技术为轻质建筑开辟了全新的可能性 ， "Wyrzykowski说 。 "我们不仅可以建造更稳定的结构 ， 还可以大大减少材料的使用量 。 我们可以很容易地同时在几个方向上进行预应力 ， 例如用于薄混凝土板或棱形曲线混凝土外壳 。 "


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