紡織品“跨界”建筑領域大有可為

　　說起混凝土，大家一定感覺硬如磐石，可實際上混凝土并沒有我們想象中的那么堅固，其受到拉伸應力或沖擊負荷時會產生脆性斷裂，而目前由蘇州大學、蘇州絲綢博物館與吳江振興實業有限公司聯合研發的建筑補強用結構材料有望解決這一問題。

　　據了解，纖維增強技術紡織品是增強纖維（如碳纖維、玻璃纖維、一些天然纖維等）、基體及各種粘合劑的有效整合和共同作用。為了適用于不同的應用領域，通過各種獨立元件的組合形成的建筑構件及具有不同性能的建筑材料。

　　近些年，世界各國對建筑用紡織品給予了極大關注。隨著城市建筑的發展，許多更加節能環保、輕質、耐用，并具有各種功能性的建筑用紡織品越來越廣泛地應用于建筑中，應用領域逐步擴大，建筑用紡織品正在悄然走進我們的生活。我國建筑用紡織品發展速度很快,逐漸成為建筑用紡織品的新興市場。

　　克服脆性斷裂難題

　　建筑用增強材料主要是指纖維增強混凝土和纖維增強水泥材料。土木工程中大量使用的基體是水泥基體和混凝土基體,其存在一系列問題,其中最為嚴重的是當水泥基體和混凝土基體受到拉伸應力或沖擊負荷時會產生脆性斷裂。所以為了增強基體的韌度或拉伸性能,可滲入少量紡織纖維。

　　“水泥混凝土具有強度高等優點，但抗拉強度低、極限變形小、抗裂差、脆性大、不耐沖擊。近幾年，用碳纖維、芳綸、維尼綸、滌綸、丙綸短纖維進行混凝土增強材料，已成為產業用紡織品的新突破。”項目帶頭人蘇州大學紡織與服裝工程學院教授王國和談道。

　　據王國和介紹，該項目首先對高分子聚合物材料進行篩選，選用了高強滌綸和高強丙綸為材料研究開發增強用結構材料，通過對建筑增強用紡織品材料的結構設計，制定加工工藝路線，特別是墻體厚度用窄幅三維織物的織造工藝，重點解決了如何在常規紡織設備上經過改進，研制開發出墻體補強用不同結構的二維與三維紡織基材。

　　其次，利用絞綜裝置研制出平面二維紗羅織物，適用于墻體表面砂漿基的增強；改進織機門幅，研制出寬度為13cm的平板形雙層接結織物、平板形四層角鎖鏈立體織物、三維十字形織物和三維T字形織物。

　　再次，探討了結構材料與混凝土的復合技術，對墻面、墻體的增強可測試抗拉強度、抗折強度、劈裂抗拉強度等性能指標，通過斷裂荷載和變形能力（斷裂能）和斷裂類型等指標可評價增強效果。

　　最后，項目組針對平面二維紗羅織物，研究水泥砂漿基織物增強結構構件的拉伸和抗折性能，以及不同鋪層層數、織物密度等因素對性能的影響。研制織物可顯著提高復合材料承受的變形能力，避免了素砂漿脆性斷裂發生災難性的破壞，其單層抗折強度提高10%以上；研制織物的承受變形能力優異于玻璃纖維織物；沿著織物經線方向鋪層、經密增加有利于增強砂漿的強度和彈性模量；增強結構件的斷裂能隨著織物層數增加而遞增。

　　設計三維立體結構

　　“課題組針對平板形、十字形和T字形織物，以混凝土為基體，研究不同結構形態的混凝土機織物增強構件的抗折強度、劈裂拉伸強度等性能。研究結果表明：與素混凝土相比，紡織結構增強材料具有增強、增韌作用，三維立體織物的增強效果較好；T字形三維織物試件的抗折強度提高20%以上；十字形和T字形三維織物試件的劈裂抗拉強度提高30%~40%以上；素混凝土的斷裂屬于脆性斷裂型破壞，而混凝土基紡織材料屬于損傷累積型，產生延性破壞，當達到最大破壞荷載時，增強試件還有部分剩余強度基本可保留50%左右。”王國和說。

　　談到蘇州大學、蘇州絲綢博物館與吳江振興實業有限公司的合作模式時，王國和說：“我們項目團隊采用課題負責人負責制，通過設立子課題，確定合作各方的責任，做到權責分明，任務明確。產品開發方面充分利用項目單位現有的產學研用一體化條件，將所開發的技術快速應用到規模生產中，縮短了技術和產品開發完成的過程和時間，產品生產方面主要利用項目單位現有的生產條件，同時將較為專業的加工委托給專業廠家按技術要求進行生產，這樣既可保證項目正常的投入和成本，又可帶動其他相關產業的聯動發展。通過定期總結課題經驗，召集產學研用各方專家學者和工程技術人員會議，商討課題進展中的難點、重點，研究成果通過產學研用平臺及時進行轉化，為技術成果的轉化提供良好的氛圍和必要的配套措施。”

　　建筑用紡織品空間大

　　據悉，該項目的研究為建筑行業紡織結構增強材料的開發應用提供了理論基礎和探索，并為紡織結構材料替代傳統剪裁提供了一種行之有效的方法，為紡織結構材料在建筑行業的應用開拓了新的領域。

　　目前，城市化是經濟工業化、現代化的必然。城市化使人口集中，高樓林立，需要解決熱島效應，植樹種草、立體綠化、屋頂綠化等環境綠化的需要大量發展，城市化的發展不僅需要大量土工合成材料和綠色植草、立體綠化的纖維材料基材，并為建筑用紡織品發展帶來極好的發展機遇。當今，世界發達國家在城市建筑、污水處理、市政工程等方面，利用先進技術和新型纖維材料，實現節能減排、低碳零排放和美化城市，已經遙遙領先。建筑工程與紡織工業正發生著日益密切的關系，作為一種未來的建筑材料，在環保、節能和低碳的智能建筑中，少不了紡織品。未來建筑用紡織品將朝著輕質化、功能化方向發展，更多節能環保、輕質、耐用，并具有各種功能性的建筑材料必將被越來越廣泛地應用于建筑中，建筑與紡織品的結合將水到渠成。