這是美國密歇根大學(xué)開發(fā)的一種新型混凝土，它不但可以彎曲到相當(dāng)程度，而且在裂開時(shí)還能自行修復(fù)，人不必幫忙，需要的只是水和二氧化碳。
原來，當(dāng)它被拉伸時(shí)，不像傳統(tǒng)混凝土那樣出現(xiàn)導(dǎo)致斷裂的大裂縫，而是形成許多細(xì)小的裂紋。裂紋表面的干水泥能與水和二氧化碳反應(yīng)，形成一道薄薄的白色碳酸鈣疤痕。碳酸鈣質(zhì)地堅(jiān)固，自然界海貝殼就是由它組成。材料的修復(fù)需要1到5個(gè)由濕到干的周期。用新材料制成的橋如果受到損傷，幾個(gè)毛毛細(xì)雨天就足夠它自行修復(fù)了。
主持項(xiàng)目的土木工程和材料科學(xué)教授維克多·李打比方說，“如果你手上有個(gè)小傷口，身體能自行修復(fù)；創(chuàng)傷大了，就需要幫忙，可能非縫針不可。而我們的材料即使在超載狀態(tài)下，裂縫還是很小?！?
李的實(shí)驗(yàn)室通過多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)裂縫須在150微米以下(最好小于50微米)，才能全部修復(fù)。為此他們改進(jìn)了已開發(fā)15年的可彎曲工程水泥復(fù)合材料(ECC)?，F(xiàn)在樣品裂縫的平均寬度不到60微米，相當(dāng)于人頭發(fā)粗細(xì)的一半。
被修復(fù)混凝土的測(cè)試也是重要環(huán)節(jié)，研究人員采用共振頻率測(cè)量來確定裂縫產(chǎn)生前和修復(fù)后的材料剛度和強(qiáng)度。在測(cè)試中將聲波輸送通過材料，偵測(cè)其結(jié)構(gòu)方面的變化。
研究人員對(duì)自修復(fù)水泥樣品施以拉伸形變3%的力，樣品還完好無損并保持安全性能；而修復(fù)后的強(qiáng)度幾乎完全恢復(fù)。要知道，如果說樣品伸展了3%，就相當(dāng)于100米的構(gòu)件伸展3米，這樣的狀態(tài)下金屬會(huì)嚴(yán)重變形，而傳統(tǒng)混凝土在拉伸形變0.01%的負(fù)載下就可能斷裂。
“我們驚喜地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)修復(fù)后再一次承載時(shí)，它的性能與新構(gòu)件毫無二致，特別是剛度和強(qiáng)度，”李說，“裂縫損害的自修復(fù)，挽回了材料受損時(shí)喪失的剛度，仍保持安全的承載能力?！?
李說，傳統(tǒng)混凝土的脆性和剛性，讓人聯(lián)想到陶瓷，遇到地震或過載使用容易導(dǎo)致災(zāi)難性的垮塌。而ECC材料則更有柔性，性能偏近金屬，而不是玻璃。它能適度彎曲而避免破損，特殊涂布的加強(qiáng)纖維更幫助保持它的整體性。自修復(fù)混凝土不需要鋼筋加固，徹底避免了銹蝕。
“聯(lián)邦刺激計(jì)劃包括1000億多美元的公共設(shè)施，”李說，“希望再建道路和橋梁時(shí)作出正確選擇，以免基礎(chǔ)設(shè)施在5到10年后又需要昂貴的維修或重建。用自修復(fù)混凝土能減少能耗和碳足跡，使建筑與環(huán)境更為和諧?！?
李的論文是《工程水泥復(fù)合材料通過濕干周期的自我修復(fù)》，研究由美國國家科學(xué)基金和中國國家獎(jiǎng)學(xué)金贊助。李將于2009年6月芝加哥的自修復(fù)材料國際會(huì)議上發(fā)表關(guān)于自修復(fù)混凝土的主題演講。
原來，當(dāng)它被拉伸時(shí)，不像傳統(tǒng)混凝土那樣出現(xiàn)導(dǎo)致斷裂的大裂縫，而是形成許多細(xì)小的裂紋。裂紋表面的干水泥能與水和二氧化碳反應(yīng)，形成一道薄薄的白色碳酸鈣疤痕。碳酸鈣質(zhì)地堅(jiān)固，自然界海貝殼就是由它組成。材料的修復(fù)需要1到5個(gè)由濕到干的周期。用新材料制成的橋如果受到損傷，幾個(gè)毛毛細(xì)雨天就足夠它自行修復(fù)了。
主持項(xiàng)目的土木工程和材料科學(xué)教授維克多·李打比方說，“如果你手上有個(gè)小傷口，身體能自行修復(fù)；創(chuàng)傷大了，就需要幫忙，可能非縫針不可。而我們的材料即使在超載狀態(tài)下，裂縫還是很小?！?
李的實(shí)驗(yàn)室通過多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)裂縫須在150微米以下(最好小于50微米)，才能全部修復(fù)。為此他們改進(jìn)了已開發(fā)15年的可彎曲工程水泥復(fù)合材料(ECC)?，F(xiàn)在樣品裂縫的平均寬度不到60微米，相當(dāng)于人頭發(fā)粗細(xì)的一半。
被修復(fù)混凝土的測(cè)試也是重要環(huán)節(jié)，研究人員采用共振頻率測(cè)量來確定裂縫產(chǎn)生前和修復(fù)后的材料剛度和強(qiáng)度。在測(cè)試中將聲波輸送通過材料，偵測(cè)其結(jié)構(gòu)方面的變化。
研究人員對(duì)自修復(fù)水泥樣品施以拉伸形變3%的力，樣品還完好無損并保持安全性能；而修復(fù)后的強(qiáng)度幾乎完全恢復(fù)。要知道，如果說樣品伸展了3%，就相當(dāng)于100米的構(gòu)件伸展3米，這樣的狀態(tài)下金屬會(huì)嚴(yán)重變形，而傳統(tǒng)混凝土在拉伸形變0.01%的負(fù)載下就可能斷裂。
“我們驚喜地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)修復(fù)后再一次承載時(shí)，它的性能與新構(gòu)件毫無二致，特別是剛度和強(qiáng)度，”李說，“裂縫損害的自修復(fù)，挽回了材料受損時(shí)喪失的剛度，仍保持安全的承載能力?！?
李說，傳統(tǒng)混凝土的脆性和剛性，讓人聯(lián)想到陶瓷，遇到地震或過載使用容易導(dǎo)致災(zāi)難性的垮塌。而ECC材料則更有柔性，性能偏近金屬，而不是玻璃。它能適度彎曲而避免破損，特殊涂布的加強(qiáng)纖維更幫助保持它的整體性。自修復(fù)混凝土不需要鋼筋加固，徹底避免了銹蝕。
“聯(lián)邦刺激計(jì)劃包括1000億多美元的公共設(shè)施，”李說，“希望再建道路和橋梁時(shí)作出正確選擇，以免基礎(chǔ)設(shè)施在5到10年后又需要昂貴的維修或重建。用自修復(fù)混凝土能減少能耗和碳足跡，使建筑與環(huán)境更為和諧?！?
李的論文是《工程水泥復(fù)合材料通過濕干周期的自我修復(fù)》，研究由美國國家科學(xué)基金和中國國家獎(jiǎng)學(xué)金贊助。李將于2009年6月芝加哥的自修復(fù)材料國際會(huì)議上發(fā)表關(guān)于自修復(fù)混凝土的主題演講。
