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产业用针织结构纺织品应用(5): 纺织结构增强混凝土

已有 2896 次阅读 2016-10-30 19:58 |系统分类:科研笔记

产业用针织结构纺织品应用

——纺织结构增强混凝土

 

      自纺织品拥有创新、轻质的结构后,在建筑行业变得越来越重要。轻质建筑组件的优势包括减少需要的建筑静力学,降低技术复杂度,减少运输和操作成本。使用在建筑行业的纺织产品包括石膏加固材料,或者所谓的石膏面料。纤维增强复合材料的市场稳定增长,包括纤维增强塑料,俗称FRP玻璃钢,和纺织增强混凝土。

     在过去年间对纺织钢筋混凝土进行了大量研究,尤其是在德累斯顿工业大学合作研究中心528项目和亚琛工业大学532项目——为了利用其优势。纺织增强组件让复合材料抗腐蚀,经久耐用,可以加工成纺织增强混凝土结构,在许多著名的应用中提供全新的建筑方式。例如墙体和外墙结构,改造工程、支撑和屋顶结构(图1+2.

      除了建筑组件变薄以外,设计也变得更加自由,纺织增强与现有的钢筋增强材料相比,其形变能力有所提升——这个优势至今仍是有限开发。为此,亚琛工业防治技术研究院的研究团队,即建筑研究和塑料座椅学院,目前正在研究用纺织增强混凝土制成可折叠结构的可行性。这个研究是ZIM项目混凝土折叠的一部分,从2014年持续到2016年。这个研究蛀牙集中在纺织增强混凝土和折叠点的性能。项目研究人员也在开发折叠技术,在绿色状态中进行折叠。绿色状态是混凝土生产发阶段,在这个阶段混凝土复合物仍具有塑性变形——流动性非常低。

双轴向纺织品作为混凝土增强材料

    迄今为止,项目中的轻纱和纬纱方向上主要使用的网眼双轴向纺织增强材料,通常有耐碱(AR)玻纤或者碳纤维粗砂制成。粗砂影响纺织品的弯曲刚度和结构,以及一下参数:

*粗砂支数(800-3300特克斯)

*格栅宽度(通常5-30mm

*捆绑结构(例如编链、经平、2x1经平、双经平、反向经平)

  缝编结构在双轴向结构的生产是唯一一个不确定因素。其他参数在生产前就已确定,在生产过程中不能更改。这为混凝土折叠”ZIM项目的ITA研究人员指明了正确的方向:双轴向结构的弯曲刚度只能局部改变,即仅在预设点——折叠点——在生产过程中也能通过改变缝编结构来预先调整长度。

通过局部改变结构类型来生产活动式接缝

   3展示结构类型对双轴向织物弯曲刚度的影响。可以看出编链织物比平纹织物的弯曲刚度更高——这个特征使用于随后初步研究局部改变的双轴向结构的两种构造变得极其有趣。因此,在生产相关的纺织样品中,覆盖约50mm厚的区域结构从编链改为经平。

     4展示最初的实验结果,图表展示的基本原理。

局部改变你带双轴向纺织品能够用来生产折叠结构,主要用来开发拥有高度折叠变形的纺织类型——这个想法通过随后的处理和塑性测试得以实现。测试期间生产的纺织样品的性能见图5和图6

  处理测试期间,在编织大约50mm长之后将粗的衬纬纱去掉,只有组织结构由编链变为经平结构,就像早前描述的那样。局部使用平纹结构产生的弯曲角比编链结构需要的折叠点更大。作为ZIM项目的一部分,根据DIN53362,为了系统地研究这个关系,悬臂测试安排在2015年春天图6展示局部改变的双轴向结构可以完美地适应折叠层。

使用正确的工具和步骤生产正确的产品

    ZIM项目混凝土折叠的目标是在绿色阶段(混凝土仍然可以变形的阶段),使用局部的双轴向结构来生产折叠纺织增强混凝土组件。除了开发折叠纺织品,也必须开发折叠工具。这个新产品采用局部改编的双轴向结构能够生产折叠纺织增强混凝土结构。

    亚琛工业大学目前在进行项目的进一步研究,阐述原理。建筑研究和塑料座椅学院跟亚琛Ingemat+hingenieurgesellschaft公司共同开发工艺到2016年,用新的折叠工具可以生产塑性的纺织增强混凝土从而制成外墙组件。所谓的TRC(纺织增强混凝土)外墙组件在技术功能和外观方面比传统的混凝土外墙更好。

 





1:精细的支撑系统(Robert Mehl,亚琛)

2:三明治外墙组件的层排列

3:结构类型和双轴向结构的弯曲刚度间关系概观

4:第一款局部改变的双轴向结构样品

5:局部改编的双轴向结构的操作测试

6:局部改编的双轴向结构的塑性测试

7:折叠工具(左边)的图解和折叠点(右边)的原理

 




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