能抵御地震的壁纸

文│沈浩浩

伊朗一家混凝土公司宣布，去年年初研发出的“世界最强混凝土”目前已经开始投入民用市场，并与日本的一家房屋建造公司签署了合作协议，这种能抵御地震建材的混凝土正式开始推向市场。

德国卡尔斯鲁厄技术研究所的科学家近日也宣布，他们研制出了一种特殊的“抗震墙纸”已可以大规模投产，该产品可以减少地震造成的破坏，这种“抗震墙纸”是由德国卡尔斯鲁厄技术研究所开发的，由拜耳材料科技公司生产，造价较低，旨在成为使楼房在地震中较少受到损害的廉价替代品。

地震中大部分的伤亡都是由倒塌的房屋造成的。现有的其他抗震材料，比如一种特殊的弹簧结构，也可以在地震中减少冲击。然而，这类材料往往很昂贵，在贫穷的国家几乎无法使用。“抗震墙纸”的面世将改变这种局面。目前，这种抗震壁纸已经开始在意大利和德国销售。

这种新型材料被命名为“EQ-Top”，是一种带有玻璃纤维的特殊布料，可以作为砖混结构墙的墙纸使用。材料的主要成分是一种聚氨酯分散体——Dispercoll U粘接剂，有助于加固最脆弱的地方。这种壁纸可以将地震所释放的能量分散到整一道墙壁上，避免像窗户和门框这样脆弱的结构超载。

去年年底时，该产品还在测试过程时，卡尔斯鲁厄技术研究所的科学家便声称抗震壁纸有效防止了各种结构的崩塌。即使没有完全防止，也可以减缓其崩塌的过程，这样就可以有足够的时间来让人们安全地离开建筑。

这引起了市场的强烈兴趣。即使强度不是很大的地震也可能是毁灭性的。如果一个社区中的楼房没有任何抗震措施，那么一个小地震都可能造成巨大的破坏和伤亡。参加了“抗震材料”研发过程的卡尔斯鲁厄理工学院的科学家慕里兹表示，这种抗震墙纸简单易用，价格便宜，效果也不错，可以很好地保护那些因为价格昂贵等原因而无法购买其他抗震材料的人。

除此之外，技术成熟且也于近期推出抗震壁纸产品的还有意大利的一家研究中心，他们对此材料的研究是从2009年年底开始的。2009年春天发生在意大利中部的地震造成约300人死亡和1.5万间房屋毁坏。在此灾难之后，建筑工程人员对尚存建筑物的状态进行了评估并确定了加固方法，工程师们选用了玻璃纤维或碳纤维织物作为加固材料。

在距震中500公里的威尼斯地区，一个研究中心接受了设计未来纺织品的任务，即要设计能够保护那些易受地震、滑坡等自然灾害损伤的建筑物的材料，甚至更进一步，要设计能够自我检测损伤的材料。

最初确定的设计思路是：必须致力建造更像人体的建筑物，要为它们造一皮层，利用从传感器获得的信息，就可以长期监视建筑物的状态，并建立一种结构模型。 沿着这个思路而设计的各种产品之一是一种复合抗震“壁纸”。此产品获得了2010 JEC建筑和建设类的创新奖。获奖者是意大利D’Appolonia公司，另外来自意大利、德国、瑞典、以色列、印度的27个厂商和机构也是此项目的合作伙伴，其中包括意大利Selcom多轴向技术公司、德国马里莫纺织机械公司。

在意大利，材料公司将这个产品称之为“复合抗震壁纸”。由以下物件组成：光纤传感器、玻璃纤维和聚合物纤维多轴向经编织物、纳米粒子改良涂料（涂覆织物用）、纳米粒子改良砂浆（把织物粘贴到建筑结构上用）和从传感器获取信息的询问系统。该项目配置了大型经编设备来把光纤缆织入多轴向织物之中。所用纤维类型、取向和密度都经过优化来适配建筑物抵抗地震作用力所需的复杂材料要求。在这方面，多轴向织物结构表现优越。

然后对织物进行涂层处理，以提高其耐久性和改善它与砂浆的粘结界面。所用纳米粒子改良聚合物涂料是由合作团队成员生产的。继后用砂浆把涂层织物粘贴到建筑结构上。此砂浆也由纳米粒子聚合物添加剂改良。最后把埋入的传感器就位，以形成查询点。可使用永久或便携式查询器来采集和储存数据，供工程分析。

这种复合抗震壁纸可用作未加固砖石建筑结构的全覆盖或大范围加固。方法简单，成本低廉，容易施工。用作全覆盖时，经各大型实验室测试表明，此解决方案提高了结构强度200%以上和结构韧性200%以上。易发生脆裂和坍塌的墙壁即使出现裂缝也能被此壁纸护牢。

加固作用只是此抗震壁纸的一半功能。因埋有传感器，它在地震发生前、发生时和发生后都能进行检测，或静态，或动态（高频）。工程人员利用这些测量数据来评估和量化修复工程的效益，控制新建工程和帮助建筑物安全度过其使用期。 此创新成果的初期应用目标是房屋等建筑工程。然而，这种带传感器的皮层原理还可应用到任何复合材料结构，如船艇、风力涡轮机、各种车辆和飞机等。