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(huì)讓它的結(jié)構(gòu)發(fā)生細(xì)微的斷裂，進(jìn)而造成孔洞。而孔洞又會(huì)讓水浸入其中，最終導(dǎo)致建筑物損毀。因此，管理部門(mén)須要定期派遣大量的工人對(duì)混凝土建筑物進(jìn)行修復(fù)，在孔洞剛剛形成時(shí)就把它們填補(bǔ)起來(lái)。這是一項(xiàng)繁重而昂貴的任務(wù)。如果混凝土能夠進(jìn)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(gè)新的設(shè)想。早在2009年，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的一個(gè)研究小組就表示過(guò)，將能夠釋放出修復(fù)裂縫所需的化學(xué)物質(zhì)的特殊細(xì)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(xì)菌可以保證混凝土材料的健康，但是只有在細(xì)菌存活的狀態(tài)下才行。但是試驗(yàn)表明，那些細(xì)菌只能存活一年左右的時(shí)間。

另一個(gè)方案利用的是化學(xué)原理，而非生物學(xué)原理。韓國(guó)研究人員通過(guò)試驗(yàn)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(huì)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(wèn)題是如何安全地保管好這些化學(xué)品，然后在須要使用時(shí)把它們釋放出來(lái)。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(shù)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(chǔ)存在混凝土內(nèi)部，當(dāng)它們附近的混凝土出現(xiàn)裂縫時(shí)，膠囊就會(huì)破裂，將里面的化學(xué)品釋放出來(lái)。

在制作膠囊時(shí)，他們先用水、樹(shù)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(jìn)去，然后在55攝氏度的環(huán)境下熬制4個(gè)半小時(shí)。 這個(gè)過(guò)程可以讓樹(shù)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(huì)被包裹在膠囊之中。

在使用這種膠囊時(shí)，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(jiān)固的薄膜。他們將每個(gè)混凝土塊敲裂，在太陽(yáng)下暴曬4個(gè)小時(shí)。正如他們所希望的那樣，混凝土上的裂縫中被填滿(mǎn)了包含那些細(xì)小膠囊的高分子膜，某些膠囊已經(jīng)破裂開(kāi)來(lái)，釋放出了其中的化學(xué)物質(zhì)。之后，在陽(yáng)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(gè)隔水層。他們還將一些混凝土塊浸入水中，證實(shí)了那些化學(xué)物質(zhì)的防水性能。

24個(gè)小時(shí)后，他們重新稱(chēng)量了那些混凝土塊的重量，以計(jì)算混凝土塊吸入了多少水分。平均而言，未經(jīng)過(guò)處理的混凝土塊會(huì)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(dòng)修復(fù)了。

編輯/王一鳴endprint