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科技最前沿:能够自动修复的混凝土
发布时间:2013-7-18 阅读:2181次  

      北京时间6月11日消息,据《经济学家》网站报道称,民用建筑工程师称:现在已经研究出一种新型建筑材料,这种建筑材料可以自动进行修复,填补材料上出现的破损和孔洞。
  混凝土是一种有用的材料,但是它也有不足之处。它最大的一个不足之处就是它的抗侵蚀性不如石头。盐蚀和冰蚀通常会让它的结构发生细微的断裂,进而造成孔洞。这又会让水浸入其中,最终导致建筑物的损毁。因此,管理部门需要定期派遣大量的工人对混凝土建筑物进行修复,在孔洞刚刚形成时就把它们填补起来;这是一项繁重而昂贵的任务。如果混凝土能够进行自我修复,那情况就好多了。韩国延世大学(YonseiUniversity)的研究员郑灿文(Chan-MoonChung)在《应用材料与表面》报告中表示,他希望能够研究出这样的新型混凝土。
  具备自我修复功能的混凝土并不是一个新的设想。早在2009年的时候,荷兰代尔夫特理工大学(DelftUniversityofTechnology)的一个研究小组就表示过,将能够释放出修复裂缝所需的化学物质的特殊细菌混合到混凝土材料中,然后再将混凝土浇筑成建筑物,这是可行的。这些特殊的细菌可以保证混凝土材料的健康,但是只有在细菌存活的状态下才行。但是试验表明,那些细菌只能存活一年左右的时间。
  郑灿文提出的解决方案利用的是化学原理,而非生物学原理。他和他的同事们通过实验室试验得知,如果在日光照射的情况下将名为“双-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷(methacryloxypropyl-terminatedpolydimethylsiloxane)”和“苯偶姻异丁基醚(benzoinisobutylether)”的两种物质混合在一起,它们就会发生反应而形成一种可以紧紧附着在混凝土表面的防水高聚物。最大的问题是如何安全地保管好这些化学品,然后在需要使用时再把它们释放出来。他们想到的方法是将这些具有修复功能的化学品注入由树脂和甲醛制成的微小胶囊中。这样就可以将这些化学品安全地储存在混凝土内部,当它们附近的混凝土出现裂缝时,胶囊就会破裂,将里面的化学品释放出来。
  在制作胶囊时,他们先用水、树脂、氯化铵和一种名为“间苯二酚”的苯衍生物调制出一种溶液,然后将双-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷、苯偶姻异丁基醚和甲醛添加进去,然后在55摄氏度的环境下熬制4个半小时。这个过程可以让树脂和甲醛发生反应,形成微小的胶囊,而那两种能够修复混凝土的化学品则会被包裹在胶囊之中。
  在使用这种胶囊时,郑灿文将它们混合到一种液态聚合物之中,然后将混合物喷洒到一些混凝土块的表面,最终形成一层坚固的薄膜。然后他将每个混凝土块敲裂,让在太阳下暴晒4个小时。正如他所希望的那样,混凝土上的裂缝中被填满了包含那些细小胶囊的高分子膜,某些胶囊已经破裂开来,释放出了其中的化学物。然后在阳光暴晒的情况下,这些化学物质发生反应变成了一个隔水层。实际上,他还将一些混凝土块浸入了水中,证实了那些化学物质的防水性能。
  24个小时候,他重新称量了那些混凝土块的重量,以计算混凝土块吸入了多少水分。平均而言,未经过处理的混凝土块会吸收11.3克的水。喷洒了不带胶囊的高聚物溶液的混凝土块吸收了3.9克的水。而喷洒了带有胶囊的高聚物溶液的混凝土块只吸收了0.4克的水。正如郑灿文所希望的那样,裂缝自动修复了。
  

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