近日，江南大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院/針織技術(shù)教育部工程研究中心蔣高明教授研究團(tuán)隊(duì)將針織三維成形與加筋技術(shù)相結(jié)合，成功制備了一種能夠澆水速硬的柔性加筋型經(jīng)編間隔結(jié)構(gòu)增強(qiáng)混凝土復(fù)合材料（水泥毯）并進(jìn)行了關(guān)鍵技術(shù)研究，真正實(shí)現(xiàn)了水泥毯柔曲靈活與高強(qiáng)承載、輕便施工的有機(jī)統(tǒng)一。相關(guān)成果以“Mechanical performance of concrete canvas reinforced with insert-bar structures under quasi-static and impact loading”為論文標(biāo)題在線發(fā)表在土木工程領(lǐng)域頂級期刊《Construction and Building Materials》。江南大學(xué)針織中心2023級博士研究生馬曉濤為論文第一作者；江南大學(xué)針織中心馬丕波教授為論文通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金（52373058, 11972172）、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（JUSRP62005）、江蘇省高等學(xué)校重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（PAP）資助。
論文全文鏈接為：https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.133915。
文章概述
水泥毯（CC）是采用干態(tài)水泥基膠凝粉料填充技術(shù)制成的經(jīng)編間隔結(jié)構(gòu)增強(qiáng)混凝土柔性復(fù)合材料，在澆水前可以像常規(guī)柔性織物一樣任意變形、裁剪，施工時(shí)只需向織物表面灑水即可快速硬化一體成型（厚3-30mm），無需攪拌和模具使用。相較于傳統(tǒng)混凝土材料及漿體攪拌型水泥基復(fù)合材料，CC具有節(jié)能環(huán)保、施工高效靈活等特性，特別適用于人力、時(shí)間和設(shè)備受限場合使用。目前已在歐美國家成功應(yīng)用于各類民用和軍用領(lǐng)域，如快速成型應(yīng)急帳篷、道路修補(bǔ)、岸堤邊坡防護(hù)、隧道涵洞保護(hù)、水下管道保護(hù)、溝渠內(nèi)襯、家具與藝術(shù)品等方面。然而，CC在戶外環(huán)境服役過程中易受到落石、冰雹撞擊、車船碰撞等沖撞行為，當(dāng)作為薄壁材料使用時(shí)抗沖擊性能表現(xiàn)不佳，進(jìn)而限制了其在軍事掩體防護(hù)、橋墩防撞、橋梁承重等特殊場合的使用。如何在不影響CC整體柔曲輕薄特征并保證高施工效率的同時(shí)提高CC的承載能力，仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
本項(xiàng)工作中，研究人員提出了以聚合物熔紡大直徑單絲作為加強(qiáng)筋定型穿入織物間隔層的新策略，基于不同加筋關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)頂破試驗(yàn)和低速沖擊試驗(yàn)，分析評價(jià)了柔性加強(qiáng)筋的破壞形貌和增強(qiáng)效果，并闡明了相應(yīng)增強(qiáng)機(jī)制。研究拓展了增強(qiáng)混凝土用經(jīng)編間隔織物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路，為進(jìn)一步擴(kuò)大針織三維結(jié)構(gòu)材料在軍民兩用領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。
圖文導(dǎo)讀
圖1 柔性加筋型針織間隔織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖
圖2 新型柔性加筋型經(jīng)編間隔結(jié)構(gòu)增強(qiáng)混凝土復(fù)合材料澆水前彎曲示意圖
圖3 不同加載速度下抗沖擊性能對比結(jié)果