能抵御地震的壁紙

文│沈浩浩

伊朗一家混凝土公司宣布，去年年初研發出的“世界最強混凝土”目前已經開始投入民用市場，并與日本的一家房屋建造公司簽署了合作協議，這種能抵御地震建材的混凝土正式開始推向市場。

德國卡爾斯魯厄技術研究所的科學家近日也宣布，他們研制出了一種特殊的“抗震墻紙”已可以大規模投產，該產品可以減少地震造成的破壞，這種“抗震墻紙”是由德國卡爾斯魯厄技術研究所開發的，由拜耳材料科技公司生產，造價較低，旨在成為使樓房在地震中較少受到損害的廉價替代品。

地震中大部分的傷亡都是由倒塌的房屋造成的?，F有的其他抗震材料，比如一種特殊的彈簧結構，也可以在地震中減少沖擊。然而，這類材料往往很昂貴，在貧窮的國家幾乎無法使用?！翱拐饓垺钡拿媸缹⒏淖冞@種局面。目前，這種抗震壁紙已經開始在意大利和德國銷售。

這種新型材料被命名為“EQ-Top”，是一種帶有玻璃纖維的特殊布料，可以作為磚混結構墻的墻紙使用。材料的主要成分是一種聚氨酯分散體——Dispercoll U粘接劑，有助于加固最脆弱的地方。這種壁紙可以將地震所釋放的能量分散到整一道墻壁上，避免像窗戶和門框這樣脆弱的結構超載。

去年年底時，該產品還在測試過程時，卡爾斯魯厄技術研究所的科學家便聲稱抗震壁紙有效防止了各種結構的崩塌。即使沒有完全防止，也可以減緩其崩塌的過程，這樣就可以有足夠的時間來讓人們安全地離開建筑。

這引起了市場的強烈興趣。即使強度不是很大的地震也可能是毀滅性的。如果一個社區中的樓房沒有任何抗震措施，那么一個小地震都可能造成巨大的破壞和傷亡。參加了“抗震材料”研發過程的卡爾斯魯厄理工學院的科學家慕里茲表示，這種抗震墻紙簡單易用，價格便宜，效果也不錯，可以很好地保護那些因為價格昂貴等原因而無法購買其他抗震材料的人。

除此之外，技術成熟且也于近期推出抗震壁紙產品的還有意大利的一家研究中心，他們對此材料的研究是從2009年年底開始的。2009年春天發生在意大利中部的地震造成約300人死亡和1.5萬間房屋毀壞。在此災難之后，建筑工程人員對尚存建筑物的狀態進行了評估并確定了加固方法，工程師們選用了玻璃纖維或碳纖維織物作為加固材料。

在距震中500公里的威尼斯地區，一個研究中心接受了設計未來紡織品的任務，即要設計能夠保護那些易受地震、滑坡等自然災害損傷的建筑物的材料，甚至更進一步，要設計能夠自我檢測損傷的材料。

最初確定的設計思路是：必須致力建造更像人體的建筑物，要為它們造一皮層，利用從傳感器獲得的信息，就可以長期監視建筑物的狀態，并建立一種結構模型。 沿著這個思路而設計的各種產品之一是一種復合抗震“壁紙”。此產品獲得了2010 JEC建筑和建設類的創新獎。獲獎者是意大利D’Appolonia公司，另外來自意大利、德國、瑞典、以色列、印度的27個廠商和機構也是此項目的合作伙伴，其中包括意大利Selcom多軸向技術公司、德國馬里莫紡織機械公司。

在意大利，材料公司將這個產品稱之為“復合抗震壁紙”。由以下物件組成：光纖傳感器、玻璃纖維和聚合物纖維多軸向經編織物、納米粒子改良涂料（涂覆織物用）、納米粒子改良砂漿（把織物粘貼到建筑結構上用）和從傳感器獲取信息的詢問系統。該項目配置了大型經編設備來把光纖纜織入多軸向織物之中。所用纖維類型、取向和密度都經過優化來適配建筑物抵抗地震作用力所需的復雜材料要求。在這方面，多軸向織物結構表現優越。

然后對織物進行涂層處理，以提高其耐久性和改善它與砂漿的粘結界面。所用納米粒子改良聚合物涂料是由合作團隊成員生產的。繼后用砂漿把涂層織物粘貼到建筑結構上。此砂漿也由納米粒子聚合物添加劑改良。最后把埋入的傳感器就位，以形成查詢點?？墒褂糜谰没虮銛y式查詢器來采集和儲存數據，供工程分析。

這種復合抗震壁紙可用作未加固磚石建筑結構的全覆蓋或大范圍加固。方法簡單，成本低廉，容易施工。用作全覆蓋時，經各大型實驗室測試表明，此解決方案提高了結構強度200%以上和結構韌性200%以上。易發生脆裂和坍塌的墻壁即使出現裂縫也能被此壁紙護牢。

加固作用只是此抗震壁紙的一半功能。因埋有傳感器，它在地震發生前、發生時和發生后都能進行檢測，或靜態，或動態（高頻）。工程人員利用這些測量數據來評估和量化修復工程的效益，控制新建工程和幫助建筑物安全度過其使用期。 此創新成果的初期應用目標是房屋等建筑工程。然而，這種帶傳感器的皮層原理還可應用到任何復合材料結構，如船艇、風力渦輪機、各種車輛和飛機等。