當(dāng)前位置：一、引言
自修復(fù)混凝土（Self-healing Concrete），作為一種具有自動修復(fù)裂縫和損傷能力的新型建筑材料，近年來在學(xué)術(shù)界和工程界引起了廣泛關(guān)注。該技術(shù)通過模仿動物骨組織結(jié)構(gòu)的再生機(jī)制，在混凝土內(nèi)部或表面出現(xiàn)裂縫后，通過內(nèi)部機(jī)制或外部刺激自動修復(fù)裂縫，使混凝土實(shí)現(xiàn)自行愈合，從而延長使用壽命，降低維修成本，保障工程安全。
隨著全球基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷加快，對高性能、長壽命建筑材料的需求日益增長。傳統(tǒng)混凝土在使用過程中因各種因素導(dǎo)致的裂縫和損傷問題日益凸顯，嚴(yán)重影響其力學(xué)性能和耐久性，縮短使用壽命，增加維護(hù)成本。因此，自修復(fù)混凝土技術(shù)的出現(xiàn)正好契合了這一市場需求，成為解決混凝土耐久性問題的有效途徑。同時，自修復(fù)混凝土技術(shù)的出現(xiàn)，為傳統(tǒng)混凝土材料的發(fā)展注入了新的活力，并提供了全新的機(jī)遇。本文將從行業(yè)前沿、國內(nèi)外最新技術(shù)等方面，對自修復(fù)混凝土技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。
二、國內(nèi)外最新技術(shù)
1、生物自修復(fù)混凝土
生物自修復(fù)混凝土是基于微生物的自動修復(fù)技術(shù)，通過施加一定的營養(yǎng)和水源，利用產(chǎn)生菌落的細(xì)菌來修復(fù)混凝土中的裂縫。這種技術(shù)的修復(fù)機(jī)制依賴于微生物在混凝土裂縫中的生長和繁殖，釋放礦化物質(zhì)和水合物填充裂縫。然而，由于生物自修復(fù)混凝土的應(yīng)用范圍較窄，且需要較長時間才能實(shí)現(xiàn)修復(fù)，目前尚未大規(guī)模應(yīng)用。
2、化學(xué)自修復(fù)混凝土
化學(xué)自修復(fù)混凝土則是通過施加可開裂的荷載，使混凝土中的微膠囊破裂，釋放出預(yù)先灌入的修復(fù)劑（如環(huán)氧樹脂、聚氨酯等）填充裂縫。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是修復(fù)速度快且修復(fù)質(zhì)量高，但其耐久性較差，且修復(fù)劑的釋放難以控制。近年來，隨著微膠囊技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)自修復(fù)混凝土的耐久性和修復(fù)效果得到了顯著提升。
3、物理自修復(fù)混凝土
物理自修復(fù)混凝土通過在混凝土中布置纖維束，當(dāng)混凝土受到開裂荷載作用時，纖維束斷裂并釋放出修復(fù)材料填充裂縫。相較于化學(xué)自修復(fù)混凝土，物理自修復(fù)混凝土在修復(fù)效果和耐久性方面表現(xiàn)更佳。同時，纖維的加入還能提高混凝土的抗裂性能，減少裂縫的產(chǎn)生。
4、納米技術(shù)自修復(fù)混凝土
納米技術(shù)作為一種新興技術(shù)，在自修復(fù)混凝土領(lǐng)域也展現(xiàn)出了巨大的潛力。通過在混凝土中添加特殊的納米顆粒，利用納米顆粒的高比表面積和快速溶解特性，可以在裂縫產(chǎn)生后迅速形成新的水泥膠體，封住孔隙并修補(bǔ)裂縫。此外，納米顆粒還能吸收周圍的水蒸氣并重新結(jié)晶，形成更多的晶體，進(jìn)一步增強(qiáng)混凝土的自修復(fù)能力。
5、智能自修復(fù)混凝土
智能自修復(fù)混凝土是近年來發(fā)展的一個新興方向。通過在混凝土中嵌入傳感器、形狀記憶合金等智能材料，實(shí)現(xiàn)對混凝土損傷的自診斷和自修復(fù)。當(dāng)混凝土受到損傷時，傳感器會及時感知并發(fā)出信號，形狀記憶合金等智能材料則在接收到信號后迅速響應(yīng)，通過物理或化學(xué)變化修復(fù)裂縫。這種技術(shù)不僅提高了混凝土的自修復(fù)能力，還實(shí)現(xiàn)了對混凝土狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測和預(yù)警。
三、面臨的挑戰(zhàn)
盡管自修復(fù)混凝土技術(shù)取得了顯著進(jìn)展，但仍面臨一些挑戰(zhàn)。
性能優(yōu)化：目前自修復(fù)混凝土的修復(fù)效果和耐久性仍需進(jìn)一步提升，以滿足實(shí)際工程的需求。
成本控制：高效自愈合劑和微生物修復(fù)技術(shù)的成本較高，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。
安全問題：某些自修復(fù)技術(shù)（如一氧化碳自修復(fù)）存在安全隱患，需要進(jìn)一步加強(qiáng)安全控制。
標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化：自修復(fù)混凝土技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化尚未完善，需要進(jìn)一步推動相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施。
四、結(jié)論與展望
綜上所述，自修復(fù)混凝土技術(shù)作為建筑材料領(lǐng)域的一項前沿技術(shù)，在過去五年中取得了顯著進(jìn)展。國內(nèi)外學(xué)者在生物自修復(fù)、化學(xué)自修復(fù)、物理自修復(fù)、納米技術(shù)自修復(fù)和智能自修復(fù)等方面進(jìn)行了深入研究，取得了一系列重要成果，有望在建筑、橋梁、隧道等基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
黃河勘測規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司作為國家重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)、國家級企業(yè)技術(shù)中心，長期致力于黃河的長治久安，致力于水利事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。同時，在涉水建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性方面深耕多年，已研發(fā)出混凝土超疏水外加劑、裂縫修復(fù)劑、泥質(zhì)粉細(xì)砂固結(jié)劑等多種新材料。此外，在滲透結(jié)晶材料和生物修復(fù)菌劑方面也開展了初步探究，以期在未來的工程建設(shè)中，為防止混凝土開裂，提高工程綜合耐久性方面做出更大的貢獻(xiàn)。
