据悉,只要将这种水泥以喷洒方式涂于一面普通的墙面上,这面原本普通墙就可抵抗9级的大地震(汶川地震是8.0级)。
近日,加拿大又研发出了一种造福世界的产品——抗震水泥。
据悉,只要将这种水泥以喷洒方式涂于一面普通的墙面上,这面原本普通墙就可抵抗9级的大地震(汶川地震是8.0级)。

抵御9级的地震
这种抗震水泥是由加拿大不列颠哥伦比亚大学研发成功的。

而这种水泥之所以能抗震,是因为其所含有的材料EDCC(环保型韧性胶结复合材料),在分子水平上被设计为类似钢铁的结构,同时兼具高强度和延展性。
这种含有聚合物纤维的材料是在分子规模制造,具有相当的延展性,能在遭受压力时屈曲,而不像传统水泥一样碎裂。
在实验室的测试中,10毫米厚的抗震水泥被喷洒在一面由传统水泥所砌成的墙壁上,然后进行地震模拟测试。结果显示,这面墙能抵抗规模9.0至9.1的地震而不倒塌,这相当于2011年日本大地震的强度,而未涂布这种水泥的墙壁则被模拟地震震碎。

研究人员表示,生产这种抗震水泥的技术有长远的影响,它不仅能够拯救全世界的人,也能使加拿大公司在全球市场中具有更强大的竞争力。

具有环保的功能
水泥属于工业原材料的一种,水泥行业可以归为建筑行业中的建材行业或者叫基础材料生产行业。从城市规划上来说属于高耗能高污染行业。
多年来,水泥行业造成的污染、对环境带来的各种危害不可小觑。空气污染、水污染、大量消耗资源,这些与普通民众生活息息相关的问题也是世界各国所面临的同样的问题。
数据显示,生产一吨的传统水泥会释放大约一吨的二氧化碳到空气中,而在全球所有碳排放量中,有7%来自水泥产业。

而令人欣喜的是,这种抗震水泥的70%左右都由工业副产品飞灰(fly ash)所取代,这使它具有环保的功能,因为水泥生产是碳排放的主要来源之一,而飞灰如果不用在这方面,通常也会被倒掉。
研究人员表示,对于减少二氧化碳排放量,提升空气质量,这种抗震水泥在世界各地都有迫切的需求。
抗震水泥将投入实地测试
研发EDCC的UBC土木工程博士生Salman Soleimani-Dashtaki,教授Nemy Banthia以及省专上教育、技术及训练厅长Melanie Mark、UBC校长Santa Ono等人早前在UBC土木及机械工程实验工场里举行新闻发布会,并在会上宣布EDCC将应用在加拿大及印度两地学校的防震工程上。

未来几个月,研究人员会将EDCC应用于温哥华Dr. Annie B. Jamieson小学的墙壁上,实地测试这种水泥。
加拿大 - 印度卓越研究中心IC-IMPACTS是这种抗震水泥研究的资助者之一。该研究中心也对这种水泥表示很感兴趣,并表示未来将会对印度北部地区Roorkee的一所学校提供这种材料,从而进行改造。
此外,研究人员还表示,这种新型材料可以应用于各种混凝土结构,如:管道、人行道、海上油台、防爆结构和以及工业楼等。
生物混凝土——Bio-concerte
事实上,在这种抗震水泥问世之前,一位来自荷兰的微生物学家就发明出了一种神奇的生物混凝土——Bio-concerte。当墙壁出现裂痕时,它能够奇迹般的自我修复。用它来修补小缝隙再好不过。

我们生活在一个钢筋混凝土的世界,虽然这些“巨人”看似高大威猛,却难以抵挡风雨的侵蚀以至于留下满身“伤痕”,不仅无形中增加了维修费用,更严重的甚至会造成坍塌危及生命。
据统计,仅在欧盟每年桥梁和隧道的维护费用就高达60亿欧元。
一位来自荷兰的微生物学家亨德里克·容克斯,他通过对细菌的研究,发明了一种生物混凝土Bio-concerte,它最大的特点就是具有自我修复能力。当遇到下雨天时,雨水滋润下,这种混凝土内的细菌就开始生长,最终将墙体的裂缝修补好,就像断了的树枝可以重新长出来一样。

亨德里克·容克斯是荷兰代尔夫特理工大学的一位教授。过去6年间,他一直在研究细菌在混凝土方面的应用。经过不断的尝试和无数次的实验,最终他找到了一种合适的细菌芽孢杆菌。这种细菌具有体积大、繁殖快速、生命力强等特性,并且耐低温高温,即使在没有食物和氧气的情况下依然可存活200年之久。
芽孢杆菌
具体怎么做到的呢?容克斯选用乳酸钙作为芽孢杆菌的食物,这样不仅可以让细菌本身快速增殖,钙和碳酸离子还能结合形成石灰石,从而产生修复能力。芽孢杆菌与乳酸钙混合封装在一个可降解的塑料胶囊中,再与混凝土融合,最终研发出的成品就是这种生物混凝土Bio-concerte。

如果墙体出现裂缝,用水浇灌或等到雨天时,水会从裂缝中进入,与生物混凝土中的胶囊接触,胶囊就会融化,此刻,处于休眠中的芽孢杆菌就会被激活并开始生长,通过食用乳酸钙,产生化学反应形成石灰石,从而修补裂缝。

Bio-concerte能在大约3周时间内完成自我修复,并最多愈合0.8毫米的裂缝。这种新型混凝土的出现不仅提高了建筑物的使用寿命,大大节省建设成本,同时也降低安全风险,可谓是建筑行业的一项重大突破。
除了这种新型生物混凝土,容克斯还研究出一种特殊的液体,用于修复传统建筑,喷到墙上就能愈合老建筑裂缝。
目前这项技术已经研发出三种产品,自愈混凝土、修补水泥砂浆和修复液。并且已经成功应用在一个老建筑上,效果特别好。
但这种生物混凝土如果碰到比较大点的地震,那就无力回天了……
抗震建筑物
抗震建筑,是指在抗震设防烈度为6度及以上地区必须进行抗震设计建筑。
从全球的重大地震灾害调查中可以发现,95%以上的人命伤亡都是因为建筑物受损或倒塌所引致的。
一些国际上造成重大伤亡的地震灾害都呈现出类似的现象,除了地震规模(震级)大外,主要还是因为大量没有经过良好抗震工程设计与施工的房屋倒塌。而且这些房屋经常是完全倒塌成一堆石块废墟,将人活埋。

这样的场景在1999年8月17日土耳其的伊兹米特(Izmit)地震、2001年1月26日印度的布吉(BHUJ)地震、2005年10月8日巴基斯坦的克什米尔(Kashmir)地震以及此次的汶川大地震等死亡人数超过2万人的灾害地震中都极为类似。
因此,探讨建筑物于地震中受损倒塌的原因,并加以防范,从工程上建造经得起强震的抗震建筑是减少地震灾害最直接、最有效的方法。

斯坦福的抗震建筑
早在2014年,来自加州斯坦福大学的工程团队研发了在不增加太多成本的前提下有效抵抗地震的住宅。

在测试过程中斯坦福大学的工程团队创造了两层的民用住宅,相比较传统使用砖头和水泥固定到木质框架下,工程团队使用强韧的网和额外的螺丝用于固定。
在建筑的底部安装了12根由塑料和钢筋组成的滚轴,每根轴的直径大约味11.4cm,然后再在底部安装镀锌的钢铁,在遇到地震的时候能够根据震动产生变化,吸收和减弱震动的力量,从而保证建筑内人员的健康。
日本的抗震建筑
据我们所知,日本是一个地震多发的国家。
正因如此,经过长时间的经验积累,日本在抗震建筑的建造方面已经处于世界领先地位。
那么日本建筑又是如何防震的?

地基与地震隔绝术
为了抵御地震的破坏,日本的高层建筑普遍采用了一种地基地震隔绝的技术。
建筑的底部安装弹性橡胶垫,或者摩擦滑动承重座缓冲装置来抵抗地震。比如,三井不动产公司在东京都杉并区兼作的一座93米的免震结构公寓,建筑物的外围使用了高强度16积层橡胶,建筑物中央部分也使用了天然橡胶系统的积层橡胶。在6级以上的地震发生时,这种保护装置能使建筑物的受力减少一半。
选材上格外讲究
比如在欧洲、中国经常被当作主要建筑材料的砖瓦,现在在日本建筑上几乎已经找不到踪影。取而代之的是辅以轻型墙面材料的钢筋混凝土结构。”建筑业专家认为,这种结构的建筑既安全抗震,又节省能源。 

地上55层、高185米,有日本最高的公寓楼之称的埼玉县川口公寓,就采用了与美国纽约世界贸易中心相同的建筑材料——168根cft钢管。这种钢管的直径最大达800毫米,厚度达40毫米,管芯中还注入了比通常混凝土强度高3倍的特种混凝土。
提高传统木结构建筑的抗震能力
日本普通的民宅采用了箱体设计——地震发生时,房屋整体翻滚,不至于损毁。专业技术人员还会定期对民房进行抗震加固等级评定。
房顶多采用铁板材料。用铁板作为屋顶,比使用瓦片的建筑物质量要轻许多。此外为了御寒,房间门、窗开口的幅度较小,使得房间更具有抗震性。房屋倒塌少,很大程度上减少了人员死伤。

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