痊愈吧，混凝土

文│杨志

混凝土是世界上使用最广泛的建筑材料。为了防止出现裂缝，通常的做法是，通过增加钢筋加以强化，以延长混凝土的使用年限。强化过程中仍会出现部分“微裂缝”，这并不会直接导致强度损失，混凝土工业中使用的规范也允许有宽度约0.2mm的断裂。但随着时间的推移，水与侵蚀性化学物一起进入这些裂缝，同样会腐蚀混凝土。

这些进水的小缝隙或小孔能导致整个建筑崩塌。因此混凝土需要经常修复，要有施工队伍把新近形成的小孔填上，但这种工作既无聊又费钱。如果混凝土能自动修复这种损耗就好了。这正是韩国延世大学的Chan-Moon Chung博士，在其《应用材料与介质》报告中提出的想法，他希望能将这种想法付诸实践。

Chung博士采取的是化学手段。他和实验室里的同事通过研究发现，把两种名为“抗甲基丙烯酰聚二甲基硅氧烷”和“苯偶姻异丁基醚”的物质混合起来，然后置于阳光下，他们就会变成一种很容易与混凝土结合的防水聚合物。但真正的挑战在于如何把这种化学物妥善储存起来，只在有需要的时候释放出来。研究团队想出的办法是，把这种“疗伤圣药”放进由尿素和甲醛制成的小胶囊里。这些小胶囊可以将内部的化学混合物妥善保存并使其免遭阳光直射；而附近的混凝土产生裂缝时又足已把它们压破，从而把内部的化学物释放出来。

为了把这些胶囊投入使用，Chung博士把它们混入一种液态聚合物中，再把液态聚合物喷洒在几个相同的混凝土块表面，每个混凝土块的重量都是2/3千克。在这层薄膜凝固之后，他通过施压把混凝土块逐个压裂，然后在阳光下放置了4个小时。

如他所愿，混凝土块内部的裂缝把压力传递到了含有小胶囊的聚合物涂层中，涂层中的一些胶囊也被压破，里面的化合物被释放了出来。经过阳光照射，它们最终形成了防水层 。 Chung博士通过把这些混凝土块放入水中浸泡证实了这一点。浸泡24小时之后他把混凝土块拿出来承重，以确定有多少水分被吸收了进去。平均来看，未经处理的混凝土块吸收了11.3克的水分；涂层中没有小胶囊的混凝土块吸收了3.9克水分；而涂层中含有小胶囊的混凝土块只吸入了0.4克水分。不出Chung博士所料，这些混凝土块“满血复活”了。

Chung博士的实验于年初成功，已有大批混凝土企业欲与其合作。预计最晚2014年便开始投产。

利用生物手段设计自愈型混凝土一度也是研究方向之一，但业界普遍认为生物手段对自愈型混凝土的帮助可以说微乎其微。从2009年开始研究停滞不前。但最近也取得了突破，荷兰的代尔夫特理工大学的微生物学家亨克·杨克斯和混凝土技术专家埃里克·施兰根，宣布已经完成了这一实验内的测试。他们将混凝土愈合所需的细菌孢子和营养物质作为颗粒添加到混凝土配合料中。然而，水又成了微生物生长需要所缺少的成分。

孢子本身处于休眠状态，直到雨水进入裂缝并激活它们，可生产石灰石细菌对混凝土进行修补。这种无害的细菌属于杆菌细菌，纳入愈合剂的细菌还有乳酸钙，一种牛奶成分。颗粒中所用的微生物能够承受混凝土的高碱性环境。

“在实验室中，我们已经能够完成宽度为0.5mm裂缝的愈合过程，比规范允许范围高2～3倍。”杨克斯博士介绍说。目前所面临的主要挑战是要确保愈合剂足够强大，不至于在混合过程中损坏。但是，为了做到这一点，杨克斯博士说，“我们必须要为颗粒加涂层，这是非常昂贵的”。该小组目前正在试图降低这一点对整个过程增加的成本，预计在大约6个月内进一步完善的系统即可就位，之后将开始室外测试。

目前，该团队已经跟几个可提供帮助的建筑公司商谈过。计划对混凝土进行最少两年的监测，看看它在这种现实工作环境下的表现如何，在此之后再考虑商业化生产。

在成本方面，在业内一个普遍的看法是，即使自愈型混凝土比传统混凝土成本增加50%，建筑总建筑成本的增加不会超过2%。这还不考虑到传统混凝土后期的维护费用和使用寿命。所以，自愈型混凝土一旦问世，可以被视为是换代产品。