大片的研究
UofSC工程师开发抗灾建筑材料
发布时间:2022年6月1日;更新日期:2022年6月1日
克里斯·霍恩著，chorn@m.eternity-eta.com, 803-777-3687
给法比奥·马特他和他的团队用一堆土、一点水泥和一些回收塑料，就能建造一堵能够承受时速160英里的EF3级龙卷风破坏力的墙。
在过去的10年里，土木与环境工程副教授马塔一直在用当地的土壤建造土质建筑。近距离看，这些积木看起来没有什么特别的，但它们的简单性是其吸引力所在——这些积木不需要在能源密集型的窑炉中烧制，可以承受大自然母亲对它们的最糟糕的考验。
马塔说:“我们采用了一种既便宜又在当地采购的材料，并利用科学和工程技术使其具有非凡的抗飓风、龙卷风和可能的地震能力。”他的土块研究是在2010年美国国家科学基金会在科罗拉多州举行的可持续建筑材料研讨会上受到启发的。
我是在牙医诊所翻阅一本《国家地理儿童》杂志时想到写这本书的。有一篇关于垃圾填埋场的塑料水瓶的文章，我开始思考不可生物降解的PET塑料。
法比奥·马特
Matta与他的研究小组的本科生和研究生一起工作，首先分析房屋结构，确定砌块的强度目标，然后测试不同数量的水泥砌块和砂浆的土壤和水的组合，以将它们结合在一起。研究小组发现，只需要少量的水泥——按重量计算约6%——就可以制造出所需强度的积木。
与内布拉斯加州大学的Ece Erdogmus和佛罗里达大学的Ester Obonyo合作，Matta最初的nsf资助项目是开发一种能够抵抗EF3龙卷风造成的风压的土制砖石，这种龙卷风占美国记录的龙卷风的90%左右。他的团队使用液压机来制造积木，并制作了一个能够抵抗目标风压的土制砖石系统原型。那么另一个问题来了:是否可以进一步加强土石砌体，以抵御飞行碎片的高能冲击，成为适合安全避难所?
该团队开始工作，使用现成的零件建造了一门大炮，能够以每小时100英里的速度投掷一块15磅重的2乘4的木材，这模拟了联邦应急管理局要求的EF3龙卷风的破坏力。
最初的测试结果并不令人鼓舞——二乘四的大炮射出，像黄油一样穿过土砖墙——但马塔想出了一个聪明的解决方案。他说:“我是在牙医诊所翻阅《国家地理儿童》杂志时产生了创作素材的想法。”“有一篇关于垃圾填埋场塑料水瓶的文章，我开始考虑不可生物降解的PET塑料。”
马塔和他的团队，由前博士生领导梅布尔Cuellar-Azcarate，用意大利面机将回收PET塑料切成窄条，嵌入土块中，以增强抗损伤能力。然后，他们将廉价的微纤维加入到砂浆中，制作了一种带有纤维增强的改性土石砌体原型，并进行了载荷测试，以验证从一种坚固但易碎的材料到一种更坚固、抗损伤的材料的根本变化。在这一点上，团队已经准备好进行更多的冲击测试。另一个2乘4的板子被装入大炮，瞄准塑料条加固的土墙和- voilá!
马塔说:“我们用7英寸厚的墙挡住了2乘4的墙，这比我们以前用的结构墙要薄得多。”“我们在标准的混凝土砖墙上拍摄了同样大小的2乘4，其中一堵倒塌了，另一堵基本上爆炸了。”
马塔说，展示科学和工程的力量，将未经燃烧的泥土转化为可以抵抗强烈龙卷风下的极端压力和影响的建筑材料，是一件有趣的事，也是一种智力上的回报。最近，《国际建筑规范》引入了土坯建筑的章节，但将土坯砖应用于住宅或商业建筑还需要很多年，Matta说。
他说:“用土石砌体建筑没有全面的实践规范，所以建筑商没有动力去冒险。”
但Matta与加州大学戴维斯分校的Michele Barbato合作，一直在推动更多由NSF和南卡罗来纳大学ASPIRE资助的研究，这可能会加强土砖建筑和相应的建筑规范的案例。bob官方体育登陆目前，该团队正在研究抗震的土制砖石房屋，并研究不使用砂浆的干堆叠块的可能性，这将使墙壁建造更容易、更快。
“那么我们能扰乱市场吗?我们能否打破既定的建造方式?我认为，由于过去几年所做的所有研究，不仅是我们，还有世界各地的其他研究人员，我们已经到了可以真正朝着这个方向迈出有意义的一步的时候了。”“文献正在积累，在我看来，我们实际上可以现实地推动为这些材料建立建筑规范。
“这不是天上掉馅饼的梦。这个梦想植根于我们通过严格的研究获得的切实成果，这在很大程度上要归功于聪明而坚韧的研究生和本科生助理的工作。”
分享这个故事!让你社交圈里的朋友知道你在读什么