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具有特异功能的水泥
http://www.100md.com 2011年8月1日 百科知识 2011年第15期
     水泥是建筑工地上最常见的材料,这种灰粉末一般用石灰石和黏土等加工而成,使用时与水拌后变得坚硬异常。近年来,随着新技术的发展,水泥家族不断扩大,许多具有“特异”功能的水泥不断地被开发出来。

    透光水泥

    在2010年的上海世博会上,意大利馆半透明的建筑十分引人注目。当走进这座奇妙的建筑物时,可以看到整面墙就像个巨大的窗户,光线透过不同玻璃质地的透明混凝土照射进来,参观者仿佛置身于大自然中。光线在这里不再是阳光明媚或者阴云密布的单一模式,从一个区域到另一个区域,不同质地的“透明水泥”可以感受着不同的室外温度,做出不同的反应,使场馆在一天内可连续不断地变换出不同光影,营造出梦幻的色彩效果。通过改变水泥中各种成分的比例,还能达到不同透明度的渐变。同时,展馆内外的人们也可以透过“透明水泥”互相看见,了解室内外情况。在这种用“透明水泥”建筑的房屋里,人们既可实现室内的温暖自在,又可享受自然的阳光。

     乍一看,“透明水泥”和正常水泥的外观没有什么区别,可是如果近距离观察,就能发现“透明水泥”中分布着无数宽度为2~3毫米的小孔,这种小孔具有特定的结构,可在不破坏建筑物整体结构的前提下,使光线渗透进来,减少室内灯光使用量,从而节省能源。
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     “透明水泥”最早是由匈牙利建筑师阿隆·罗索尼奇发明的,当时的“透明水泥”的原理是把光导玻璃纤维混入混凝土中,加入一种特殊的化学添加剂,使“透明水泥”像传统水泥一样坚固。瑞典曾用这种透明混凝土薄片砖制作人行道,白天它看起来与普通人行道地砖没区别,但晚上可以被埋设在下面的灯照亮。最近,意大利水泥集团研究人员发现将一种特殊树脂融合到水泥中,可研制出一种更便宜、视觉更广、“捕光”能力更强效的“透明水泥”,克服了原产品很难在工业上应用的问题。采用这种树脂“透明水泥”来制造混凝土预制件,不仅在建造工程时很容易进行,而且在建设和实用阶段更不易碎,强度更高。

    “透明水泥”这种新型材料有很好的应用前景,如果将这种透明混凝土进一步优化,比如,将透明体制成不同的颜色、在透明体内加上LED灯等,可适用于展馆、娱乐场所、仿古建筑甚至家具台面等。

    “抗烟雾”水泥

    人类在改造自然、发展生产的同时,也得到自然界的“报复”, 严重污染的环境已经成为生产力发展的障碍,并严重威胁自然界生态平衡和人类的健康。当前,一场“环保风暴”在全球兴起,水泥家族也参与其中。意大利水泥集团经过10年时间的研发,一种高科技的环保水泥已经投入批量生产并应用。该公司已投入1000万欧元资金(不包括设备等),获得9项发明专利,研制出了一种“抗烟雾”水泥。在这种水泥里,添加了一种含钛的光催化活性物质,当水泥表面的二氧化钛与空气中的污染物接触时,光便激活这种化学反应,促使二氧化钛与空气中的污染物结合。据称,这种建筑材料可有效地降低城市中40%以上的污染物,最大吸收量可达到75%。
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    自愈水泥

    混凝土裂缝是混凝土结构的严重病害。水泥建筑的裂纹司空见惯,裂缝可发展成具有破坏性的贯穿裂缝和深层裂缝,它们会破坏建筑结构的整体性,改变混凝土的受力条件,从而使局部甚至整体结构发生破坏,严重影响建筑物的质量和安全性。因此,消除和防治早期裂缝,是一个非常重要的问题。现在,一种自愈水泥的诞生将可以解决此问题。

    自愈水泥是在水泥中掺入一些粘性流体,它被包裹在一些多孔纤维内,一旦水泥出现裂缝,纤维外包装破裂,放出混合的粘性液体填补裂缝。这种水泥还有另外一种作用,可以防止钢筋腐蚀、生锈。在自愈水泥中含有一种防护性药剂,用含有这种药剂的水泥将钢筋包起来,可防止建筑物中钢筋腐蚀,延长建筑物的寿命。在重点工程中应用这种水泥的价值更大,可以防止水泥微小裂缝带来的更大灾害性断裂,提高建筑物的安全系数。

    导电水泥

    电磁辐射污染现已成为继空气污染、水污染、噪音污染之后的第四大公害,并呈日趋恶化之势,是潜伏在人们身边的隐形杀手。为此,许多国家已相继制定了有关防范电磁辐射污染的法规,把电磁辐射的防护纳入了法治范畴。国外的一家钢筋水泥研究所发明了一种廉价而通用的屏蔽材料炭水泥。为了使水泥能导电,在水泥中添加了有导电性能的无烟煤或焦炭粉末。用这种水泥建造楼房,使楼房本身就成为一个屏障,并且比金属屏障更加安全可靠。导电水泥,在防电磁波辐射、抗电磁干扰方面发挥了作用。据中国计量科学院测试表明,北京一家公司研制开发的导电水泥,可在20MHz~1500MHz频率范围内,使电磁波的衰减量达到80%~95.3%。日本科研人员最近发明了一种新的制造导电水泥方法,将水泥成分封在一个玻璃管中,并沿着钛分子排列,经过1100℃的高温加热、再降温之后,水泥中的晶体结构就呈现规则排列,于是就能像金属一样进行导电。
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    导电水泥在电磁波辐射防护方面具有广泛的推广应用价值,可用于需要防范电磁波辐射危害的各个领域,如微波站、通讯站、雷达站、机场、变电站、计算机房、住宅等各种工业及民用场所。此外,电流通过时导电水泥即会发热,而且这种发热极其安全,不会引起燃烧,这一性能可以应用在很多方面。例如,可以用导电水泥建造热交换器、干燥室、人行道和楼梯,以及建造带有暖墙和暖地的住房等。此外,还设想把导电水泥加热器用在洗衣机、熨衣机、熨斗和其他加热器具中,特别是可以建造不结冰的机场跑道。机场积雪是一个大问题,不仅影响航班,也容易发生事故。若在机场跑道内铺设一层导电水泥(采用安全电压),使其表面温度保持在10℃~15℃左右,冬季自动融雪、化冰,则可挽回因积雪、冰冻延误航班正常起降而造成的经济损失。水泥实现导电后,如果把水泥切成薄薄的一层膜,那它就近乎是透明的了。有了这种新产品之后,应用范围将进一步扩大,因为这种导电水泥价格便宜,绿色环保,很有可能成为平板电视机中某些稀有金属的绝佳替代品。

    水泥真不愧是一种多才多艺的新型建筑材料。随着技术的发展,将会出现更多具有特异功能的水泥,这将使人类的生活更加绚丽多彩。

    【责任编辑】蒲 晖, 百拇医药(唐承革)