能自我修復(fù)的混凝土

林靖東

混凝土是一種有用的材料，但是它也有不足之處。它最大的不足之處就是抗侵蝕性差。鹽蝕和冰蝕通常會讓它的結(jié)構(gòu)發(fā)生細微的斷裂，進而造成孔洞。而孔洞又會讓水浸入其中，最終導(dǎo)致建筑物損毀。因此，管理部門須要定期派遣大量的工人對混凝土建筑物進行修復(fù)，在孔洞剛剛形成時就把它們填補起來。這是一項繁重而昂貴的任務(wù)。如果混凝土能夠進行自我修復(fù)，那情況就好多了。

具備自我修復(fù)功能的混凝土并不是一個新的設(shè)想。早在2009年，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的一個研究小組就表示過，將能夠釋放出修復(fù)裂縫所需的化學(xué)物質(zhì)的特殊細菌混合到混凝土材料中，然后再將混凝土澆筑成建筑物，是可行的。 這些特殊的細菌可以保證混凝土材料的健康，但是只有在細菌存活的狀態(tài)下才行。但是試驗表明，那些細菌只能存活一年左右的時間。

另一個方案利用的是化學(xué)原理，而非生物學(xué)原理。韓國研究人員通過試驗得知，如果在日光照射的情況下將名為“雙-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷”和“苯偶姻異丁基醚”的兩種物質(zhì)混合在一起，它們就會發(fā)生反應(yīng)而形成一種可以緊緊附著在混凝土表面的防水高聚物。最大的問題是如何安全地保管好這些化學(xué)品，然后在須要使用時把它們釋放出來。他們想到的辦法是將這些具有修復(fù)功能的化學(xué)品注入由樹脂和甲醛制成的微小膠囊中。這樣就可以將這些化學(xué)品安全地儲存在混凝土內(nèi)部，當(dāng)它們附近的混凝土出現(xiàn)裂縫時，膠囊就會破裂，將里面的化學(xué)品釋放出來。

在制作膠囊時，他們先用水、樹脂、氯化銨和一種名為“間苯二酚”的苯衍生物調(diào)制出一種溶液，然后將雙-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷、苯偶姻異丁基醚和甲醛添加進去，然后在55攝氏度的環(huán)境下熬制4個半小時。 這個過程可以讓樹脂和甲醛發(fā)生反應(yīng)，形成微小的膠囊，而那兩種能夠修復(fù)混凝土的化學(xué)品則會被包裹在膠囊之中。

在使用這種膠囊時，研究人員將它們混合到一種液態(tài)聚合物之中，然后將混合物噴灑到一些混凝土塊的表面，最終形成一層堅固的薄膜。他們將每個混凝土塊敲裂，在太陽下暴曬4個小時。正如他們所希望的那樣，混凝土上的裂縫中被填滿了包含那些細小膠囊的高分子膜，某些膠囊已經(jīng)破裂開來，釋放出了其中的化學(xué)物質(zhì)。之后，在陽光暴曬的情況下，這些化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，變成了一個隔水層。他們還將一些混凝土塊浸入水中，證實了那些化學(xué)物質(zhì)的防水性能。

24個小時后，他們重新稱量了那些混凝土塊的重量，以計算混凝土塊吸入了多少水分。平均而言，未經(jīng)過處理的混凝土塊會吸收11.3克水。噴灑了不帶膠囊的高聚物溶液的混凝土塊吸收了3.9克水。而噴灑了帶有膠囊的高聚物溶液的混凝土塊只吸收了0.4克水。正如研究人員所希望的那樣，裂縫被自動修復(fù)了。

編輯/王一鳴endprint