鐵路公路、橋梁隧道、水利水電……凡是有混凝土的地方，就免不了要面對養(yǎng)護(hù)防護(hù)和裂縫修復(fù)的難題。來自清華大學(xué)水利水電系的博士生姚國友，偶然機(jī)會(huì)下做起了混凝土的“美容師”：他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種基于納米技術(shù)的混凝土養(yǎng)護(hù)修復(fù)劑——“佳固士”，既能做新建混凝土的“面膜”，美容滋潤，抑制其裂縫的產(chǎn)生；又能充當(dāng)已裂縫混凝土的“創(chuàng)可貼”，讓混凝土的傷口修復(fù)如初。
治淡水貝發(fā)現(xiàn)新涂料
說起來，這新材料的創(chuàng)意來源還真有些“誤打誤撞”。2011年進(jìn)入清華大學(xué)水利系讀博士后，姚國友跟隨導(dǎo)師安雪暉做了一個(gè)有關(guān)“淡水貝”的課題。在南方某些地區(qū)的供水管道上，常常會(huì)附著著一種淡水貝，這種貝類雖然只有瓜子大小，但是繁殖能力很強(qiáng)，在水管內(nèi)能積聚成10厘米左右的厚度，不僅影響管內(nèi)水流速度，其分泌物對水管的混凝土結(jié)構(gòu)還會(huì)造成一定的腐蝕作用。相關(guān)單位每年需要花費(fèi)大量的人工和時(shí)間成本，對這種貝類進(jìn)行清除。姚國友所在的導(dǎo)師課題組的任務(wù)，就是試圖尋找一種新型的涂料，來減少甚至是防止這種淡水貝的附著。
為此，姚國友搜集了市場上所有的防腐蝕材料一一進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，正是在這個(gè)過程中，一種特殊材料偶然間進(jìn)入到姚國友的視野之中：雖然它的防貝效果不明顯，但是對于混凝土本身強(qiáng)度的提高卻有著明顯的改善效果。不過，遺憾的是，這種進(jìn)口的防護(hù)材料非常昂貴，每平方米的價(jià)格接近100元。這個(gè)價(jià)格對于動(dòng)輒上千、上萬平方米的混凝土工程來說，并不是個(gè)小數(shù)目。姚國友卻由此得到啟發(fā)，如果能破解出這種材料的配方，將其國產(chǎn)化，必定能將成本大大下降，那么它的市場前景不可小覷。
姚國友算了一筆賬，專家預(yù)計(jì)，2015年中國混凝土新建市場將達(dá)到69億平方米，混凝土的維修市場估算為73億平方米，且逐年遞增，因此混凝土表面需做養(yǎng)護(hù)防護(hù)的總面積為142億平方米，“如果按照30元/平方米的單價(jià)計(jì)算，未來的市場容量將超過4000億元。”
向?qū)焻R報(bào)后，導(dǎo)師安雪暉對姚國友的想法極為認(rèn)可。有如此廣闊的市場前景，加上導(dǎo)師的支持。于是，“佳固士”品牌在2012年橫空出世。姚國友解釋說，“佳固”與“加固”諧音，顯示了該材料的本質(zhì)功能；同時(shí)，像“佳潔士”為牙齒保駕護(hù)航一樣，“佳固士”也在為混凝土保駕護(hù)航。
水泥“美容液”兩年研制成
姚國友解釋說，在混凝土的硬化過程中，大約只有30%的水參與水泥的水化反應(yīng)，使混凝土變硬；另有70%的水會(huì)隨著時(shí)間推移不斷蒸發(fā)，而伴隨著水汽的離開，混凝土材料的內(nèi)部會(huì)留下很多小氣孔，正是這些小氣孔成了混凝土的“軟肋”——混凝土強(qiáng)度的降低以及表面的裂縫都與氣泡有關(guān)。
針對這一問題，傳統(tǒng)方法多采用物理保護(hù)，即在混凝土表面上刷上一層防護(hù)涂料，施工時(shí)需要一邊加熱將防護(hù)材料熔化，一邊涂抹，不僅效率低下、要耗費(fèi)較高的人工成本，還常常治標(biāo)不治本。而姚國友的混凝土養(yǎng)護(hù)修復(fù)“美容配方”，像澆花一樣，噴灑在混凝土的表面之后，會(huì)與其中的氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的新物質(zhì)能將水汽離開時(shí)留下的氣泡填滿，從而達(dá)到修復(fù)效果。此外，化學(xué)反應(yīng)生成的硅酸鈣，本身又是混凝土中的成分之一，不會(huì)與原本的材料發(fā)生“排異”，也就避免了熱脹冷縮等不良反應(yīng)的出現(xiàn)。
聽上去不難，而實(shí)際摸索出這個(gè)美容配方，姚國友花了整整兩年的時(shí)間。這兩年的反復(fù)實(shí)驗(yàn)，讓他對愛迪生發(fā)明電燈的故事有了更深的體驗(yàn)?！皭鄣仙诎l(fā)明電燈時(shí)，實(shí)驗(yàn)燈絲材料失敗了1000多次，我們的實(shí)驗(yàn)過程也差不多了?！睂?shí)驗(yàn)時(shí)，姚國友需要通過測試涂了“美容液”的混凝土對水壓的耐受力變化幅度，來評估不同配方“美容液”的修復(fù)效果。在這整個(gè)過程中，每次實(shí)驗(yàn)，從混凝土的備料、制成，到硬化養(yǎng)護(hù)……時(shí)間周期長達(dá)一個(gè)多月。
“你別看我挺瘦的，力氣可不小，這都是練出來的?！币颜f，單單是將備料倒進(jìn)攪拌機(jī)這個(gè)過程，就直接把去健身房的錢給省下來了。除了間接健了身，姚國友戲言，自己的廚藝也長進(jìn)了不少，“做菜不也是配料嘛，連我女朋友都夸我飯做得越來越好吃了。”據(jù)了解，用來實(shí)驗(yàn)的單個(gè)混凝土塊不足一塊磚大，而兩年的實(shí)驗(yàn)累積下來，這混凝土塊至少也能堆滿半間實(shí)驗(yàn)室了。
“整個(gè)過程其實(shí)挺枯燥的?！币迅嬖V記者，除了實(shí)驗(yàn)，每天幾乎還要拿出一半的時(shí)間來清洗制備混凝土的攪拌機(jī)?！皵嚢铏C(jī)的葉片很多，清洗起來很麻煩，但是每天又都得用?！?
不過，功夫不負(fù)有心人。兩年的煎熬之后，姚國友迎來“豐收”：最終的配方實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，噴灑了“美容液”的混凝土對水壓的承載力是“素顏”混凝土的3.5倍，明顯高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的2倍，國產(chǎn)配方的某些性能甚至還要優(yōu)于國外配方。整體折算下來，使用“美容液”的綜合防護(hù)成本，要低于傳統(tǒng)的物理防護(hù)。
這事兒成了。
安檢不過關(guān) 急得喝一口
美容液的配方有了，姚國友在推廣上卻碰了不少壁。原來，這“美容液”的主要成分是硅酸鈉，無色無味。本來，對于修復(fù)劑來說，無色無味無毒是件好事兒；可是無色的液體噴在混凝土的表面，其修復(fù)性能也就難以用肉眼直接觀察出來。這樣一來，別說用戶對修復(fù)效果半信半疑了，帶著“美容液”出行的姚國友經(jīng)常連安檢關(guān)都過不了。有一次在機(jī)場，盡管已經(jīng)向安檢人員提供了液體無毒的證明材料，但是安檢人員仍執(zhí)意不肯放行。無奈之下，姚國友只得小抿一口，來證明攜帶液體的無害性。
于是，姚國友不得不再次動(dòng)起心思，能不能開發(fā)一種便攜設(shè)備，現(xiàn)場就能讓人直接看到“美容液”的修復(fù)效果呢？通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)積累，團(tuán)隊(duì)總結(jié)出噴灑量與混凝土內(nèi)部氣泡變化的對應(yīng)關(guān)系，通過混凝土內(nèi)部氣泡的變化來揭示美容液的修復(fù)效果。未來，姚國友還希望能開發(fā)出一個(gè)手機(jī)APP,用戶可以通過選擇修復(fù)效果的強(qiáng)度，而直接實(shí)現(xiàn)對“美容液”噴灑量的控制。
邁向市場的第一步盡管顫顫巍巍，姚國友對未來卻是信心滿滿。“我導(dǎo)師總是用阿甘來鼓勵(lì)我，他說阿甘是跑遍美國，那我要噴遍中國的混凝土。免費(fèi)噴100家總能拿到1個(gè)單子吧？”順義、青海、煙臺(tái)……當(dāng)前，“姚阿甘”正奔赴在噴遍全國混凝土的路上，他期待這一新的材料未來能在鋼筋混凝土領(lǐng)域大展宏圖。
