隧道“鐵布衫”——防爆噴射混凝土
近日，布魯塞爾機(jī)場(chǎng)與地鐵發(fā)生了恐怖襲擊，引起了人們的廣泛關(guān)注。隨著全球各地對(duì)恐怖襲擊的防范級(jí)別提高，隧道內(nèi)的反恐安全問(wèn)題亦是刻不容緩。
比利時(shí)反恐士兵在首都布魯塞爾地鐵站執(zhí)勤
針對(duì)隧道安全問(wèn)題，一個(gè)來(lái)自德國(guó)隧道掘進(jìn)與管理研究所的團(tuán)隊(duì)在研究“防爆”噴射混凝土方面進(jìn)行了研究。該團(tuán)隊(duì)來(lái)自波鴻大學(xué)，此前在德國(guó)聯(lián)邦教育與研究部的資助下，已經(jīng)進(jìn)行了多項(xiàng)隧道安全研究。
研究團(tuán)隊(duì)
長(zhǎng)久以來(lái)，在炸彈的威脅面前，工程師們正在尋求方法，使隧道與橋梁的結(jié)構(gòu)盡可能穩(wěn)定。部分特殊材建筑材料——例如可以吸收部分爆炸沖擊的的高性能混凝土已經(jīng)出現(xiàn)，但是由于其制造原理，只能以平板的形狀生產(chǎn)，在隧道內(nèi)出現(xiàn)復(fù)雜的幾何形狀時(shí)難以發(fā)揮作用。
傳統(tǒng)混凝土防爆墻
因此，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，解決這一問(wèn)題的方法是研發(fā)一種全新的噴射混凝土。為了做到這一點(diǎn)，他們將目前可接受的最大濃度70千克/立方米的噴射混凝土的濃度提高了一倍，達(dá)到140千克/立方米。
這種新型噴漿極大提高了合成纖維的含量
需要高度固化的混凝土就需要填充盡可能多的鋼纖維，但是纖維會(huì)使整個(gè)混凝土變得僵硬，無(wú)法使用軟管泵送并噴射至隧道壁上，因此在過(guò)去，70千克/立方米的濃度被認(rèn)為已經(jīng)是極限，但是在7年半的研究后，該研究團(tuán)隊(duì)終于突破了限制。
隧道內(nèi)噴漿
如何突破限制？
研究團(tuán)隊(duì)在混凝土混合物中充入了20%的氣泡。這些氣泡在混凝土中產(chǎn)生了類似滾珠軸承的效應(yīng)，使得合成纖維在混凝土中順著氣泡邊緣前進(jìn)，這樣就使得該混凝土在如此高的纖維含量下仍然可以通過(guò)軟管與噴嘴進(jìn)行運(yùn)送與噴射。
噴射過(guò)程中，為了不讓混凝土在到達(dá)規(guī)定厚度時(shí)從隧道壁上滑落，噴射至隧道壁上時(shí)加入了固化加速劑，并加入除泡劑，以防止氣泡影響其強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)表明，除泡劑可以瞬間生效，在不到一秒鐘的時(shí)間內(nèi)去除混凝土內(nèi)的空氣。
該混凝土的性能也在德國(guó)隧道掘進(jìn)與管理研究所建筑材料技術(shù)研究所共同運(yùn)營(yíng)的混凝土試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了驗(yàn)證，將這種厚度為幾厘米的噴射混凝土應(yīng)用到傳統(tǒng)混凝土上，并且進(jìn)行了爆炸實(shí)驗(yàn)。
爆炸實(shí)驗(yàn)
爆炸實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示，使用新型噴漿處理后的混凝土板在受到爆炸沖擊后保持了60%的承載能力，而未處理的對(duì)照組混凝土板的承載能力只有20%。
混凝土中的合成纖維
出于成本原因，這樣的噴射混凝土或許無(wú)法在整條隧道內(nèi)使用，但是這樣的防爆混凝土可以使用在隧道內(nèi)容易遭受攻擊或者較為脆弱的關(guān)鍵部位，不失為保護(hù)隧道安全的好方法！
編輯：徐潔
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