用自修復混凝土建設未來

由於自我修復技術的開發,橋樑、隧道和其他土木工程結構可以變得更加安全歐洲研究項目

比利時根特大學的工程師在這項開創性工作中發揮了主導作用。團隊成員之一 Elke Gruyaert 解釋了這個過程:

「混凝土中充滿了高吸水性聚合物。因此,當出現裂縫時,水就會進入,超吸水性聚合物就會膨脹,從而阻止裂縫進一步吸收水。

將聚合物添加到混凝土混合物中。一旦乾燥,研究人員就會將其破解,看看它會如何反應。然後他們量化其機械性能、抗滲透性和耐久性。

根特大學工業工程師 Brenda Debbaut 表示,結果很快就顯而易見:

「如果小裂縫立即開始癒合,那麼它就不會有變大的風險。因此整個結構不會有倒塌的風險。我們希望在問題變得足夠嚴重之前阻止它」。

從事歐洲支持的研究計畫的科學家認為,這些彈性聚合物確實可以保護承受動態和機械載荷的結構。在橋樑和隧道中,即使是微小的裂縫也會造成潛在的危險損壞。

Magnel 混凝土研究實驗室技術總監 Nele de Belie 表示,抗滲透性是關鍵因素:

「癒合後的混凝土並沒有完全恢復其強度。它本身就夠強大了。你真正想要恢復的是液密性和不滲透性,這樣耐久性仍然保持良好」。

還有其他生物產品可用來幫助混凝土自我修復。荷蘭代爾夫特理工大學的研究人員發現了另一種幫助混凝土自我修復的物質—細菌。

代爾夫特理工大學的生物學家亨克·瓊克斯說:“這些細菌是我們從地球上與混凝土條件相似的地方分離出來的。” 「有一個條件是堅如磐石。另一個條件是非常鹼性,因此 PH 值非常高。這些細菌喜歡在這些條件下生長。這些細菌不具有致病性,對人類或環境無害」。

一旦出現小裂縫,混凝土中含有的細菌就會與滲漏的水混合,產生碳酸鈣來密封裂縫。研究人員目前正在測試細菌驅動的密封的真正不滲透性。

代爾夫特理工大學的另一位土木工程師埃里尼·齊維洛格魯(Eirini Tziviloglou) 表示:「我們正在嘗試了解液體是否可以滲入已癒合的裂縫、滲入程度以及癒合前和癒合後的差異。

科學家現在的目標是在真實結構中實施這項技術。
歐洲約 70% 的隧道和橋樑由混凝土製成,他們表示這些修復劑具有巨大的市場潛力,Nele de Belie 解釋道:

“初始成本將會增加。但如果你可以降低維護成本並延長結構的使用壽命,那麼最終,這種自修復混凝土就會呈現出經濟上正面的景象」。

需要更多的測試,但自我修復可能成為市場上可行的產品。