最新技术|用水来修复混凝土裂缝?!

裂缝是钢筋混凝土的大敌。如果地下水或雨水经由表面的裂缝渗透至内部的钢筋，就会使其发生锈蚀，导致钢铁的强度降低，混凝土的安全性也会下降。据国外媒体报道，东京大学生产技术研究所的教授岸利治教授目前正与住友大阪水泥公司合作开发技一种可自动封堵裂缝的新型混凝土的技术。这种混凝土的特点是，反向利用会导致混凝土劣化的因素——水。

岸教授从1990年代后半期开始研发自愈混凝土。最初的方法是尽量减少掺入水泥中的水量，使未反应的水泥成分更多地保留在混凝土内部，还掺入了与水发生反应后会剧烈膨胀的“膨胀材料”。 使用膨胀材料是为了更严实地封堵裂缝，但因为水泥和膨胀材料的用量都很大，导致这种混凝土的制造成本上涨至通常的约3倍。对于当时的开发，岸教授表示，“根本无法达到实用水平”。

岸教授后来又想到了一种方法，那就是除了膨胀材料之外，还掺入可细致填补裂缝的粘土类材料，以及可使其稳定发挥作用的化学添加剂。不过，这种方法也存在课题。混合新拌混凝土时，需要把水泥和水搅拌在一起，但水会和用来引发自愈反应的有效成分发生反应。“在没有出现裂缝的时候浪费自愈能力”这个问题让人头疼。 这种方法的另一个缺点是，会对新拌混凝土的状态带来影响。新拌混凝土需要具备适当的流动性，才能在浇入模板时容易使用。但是，掺入粘土类材料之后，出现了“新拌混凝土发生凝固，在工地很难使用”的问题。

为了解决这些问题，岸教授对“颗粒化”技术寄予厚望。他希望的方式是，使粘土类材料等凝固成沙粒大小并将其掺入水泥替代沙子。如果在粉末状态下使用有效成分，会导致制作新拌混凝土时就与水发生反应，但如果预先使其凝固成沙粒大小，就只有颗粒表面部分才会与水发生反应。 混凝土建筑物的使用寿命长达数十年，很难预料何时会出现裂缝。因此，为了在发生问题时让自愈功能确实起作用，就要让混凝土一直保持这种功能。

自愈混凝土在土木领域的应用备受期待。混凝土在很多工程中都受到水的威胁，比如经常接触水的堤坝，以及可能会有地下水泄漏的隧道。以前一直通过在表面粘贴防水膜等方法来避免止水功能受损，如果自愈混凝土能够达到实用水平，便可省去这样的作业，为降低工程总成本作出贡献。

正因为如此，各国的大学及研究机构都在大力开发这种技术。英国剑桥大学正在开发将有效成分封入尺寸极小的胶囊里，然后将其掺到水泥中的技术。而荷兰代尔夫特理工大学则使用特殊细菌修补混凝土裂缝，这种技术同样备受关注。

在日本，1960年代经济高速增长期以后建造的混凝土桥梁及隧道的劣化已成为一大课题。国土交通省的数据显示，到2033年，建造时间超过50年的老化道路桥梁的比例将达到总体的约67％。预计老化隧道到2033年也会达到约50％。虽然当务之急是对老化基础设施采取措施，但有人推算，相关费用将会高达数十万亿日元。

将自愈混凝土作为现有混凝土建筑的修补材料使用，有望大幅延长建筑物的使用寿命。如果这项技术得以实现，未来的各种混凝土建筑物将会像万神殿一样留存后世。