能自我修復的混凝土

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構發生細微的斷裂，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，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。如果混凝土能夠進行自我修復，那情況就好多了。

具備自我修復功能的混凝土并不是一個新的設想。早在2009年，荷蘭代爾夫特理工大學的一個研究小組就表示過，將能夠釋放出修復裂縫所需的化學物質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原理，而非生物學原理。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”的兩種物質混合在一起，它們就會發生反應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功能的化學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品安全地儲存在混凝土內部，當它們附近的混凝土出現裂縫時，膠囊就會破裂，將里面的化學品釋放出來。

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攝氏度的環境下熬制4個半小時。 這個過程可以讓樹脂和甲醛發生反應，形成微小的膠囊，而那兩種能夠修復混凝土的化學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，某些膠囊已經破裂開來，釋放出了其中的化學物質。之后，在陽光暴曬的情況下，這些化學物質發生反應，變成了一個隔水層。他們還將一些混凝土塊浸入水中，證實了那些化學物質的防水性能。

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，裂縫被自動修復了。

編輯/王一鳴endprint