凭借通过化学反应或集成微生物自动修补裂缝的能力，自愈混凝土正成为多国研究和应用的先进材料之一，开启了改变未来建筑方式与工程维护的潜力。材料

什么是自愈混凝土？

自愈混凝土（self-healing concrete）是一种被设计为在使用过程中无需人工干预即可自动填充微小裂缝的混凝土。根据所采用的技术，修复过程可以通过以下方式进行：

自愈混凝土的种类

根据工作机制，自愈混凝土被分为如下几类

细菌自愈混凝土（也称为生物自愈混凝土）使用细菌（通常为芽孢杆菌）生成碳酸钙以填充微小裂缝。

含聚合物的自愈混凝土集成聚合物微胶囊或在裂缝出现时可自我粘合的聚合物胶体。

通过碳酸钙结晶过程实现自愈的混凝土利用混凝土中现有的矿物离子（如硅酸盐、铝酸盐）发生天然结晶反应生成碳酸钙，从而实现自我修复。该过程模拟珊瑚礁的形成机制，帮助混凝土自愈、抗渗并抗腐蚀。适用于地下工程、地下室、冷库或沿海环境。

采用纳米颗粒实现自愈的混凝土使用纳米二氧化硅或纳米二氧化钛，能够识别并填补超微裂缝，同时提升耐久性与抗腐蚀性。该技术正被用于对稳定性要求极高的工程（如化工厂或国防工程）进行试验。

自愈混凝土的突出优点

延长结构寿命：自愈混凝土通过阻止裂缝扩展、限制水与腐蚀性气体的渗入，帮助延长工程寿命。

降低长期维护成本：自动填补细小裂缝，有助于混凝土随时间保持耐久性与不透水性，从而减少所需的人工修补次数。

在荷兰的一项应用中，Basilisk的细菌修复技术被用于Schiphol高等级公交车道（Hoogwaardig Openbaar Vervoer Schiphol），帮助其使用寿命至少增加15年。该项目取得了令人瞩目的成果：生命周期成本降低约33%，CO₂排放量减少超过90%，缩短了维修时间。

防水并限制腐蚀：凭借填补微裂缝的能力，自愈混凝土可降低水与气体渗透，从而保护内部钢筋免受腐蚀风险。部分技术甚至允许材料在高湿或海水环境中实现自愈，特别适用于沿海工程与地下基础设施。

可持续且环保：自愈混凝土延长结构寿命，减少水泥的生产与使用需求——而水泥约占全球CO₂排放量的8%。某些用于混凝土的微生物体系在其生命过程中通过消耗环境中的CO₂生成碳酸钙沉淀。

自愈混凝土在建筑中的应用

自愈混凝土被应用于对寿命要求高且难以进行维护的工程，如地下隧道、立交桥、水池、沿海结构以及工业工厂。其自我填补细小裂缝的能力有助于阻止水与气体渗入、保护钢筋、限制腐蚀并延长结构寿命。

使用这种材料有助于显著降低因维护而产生的维修成本和施工中断。这在诸如工厂、泵站或交通基础设施项目等持续运行的工程中具有显著优势。

荷兰Rijen的隧道采用生物自愈混凝土，有助于减少35%的钢筋并延长工程寿命

澳大利亚首个采用自愈混凝土用于涵洞的项目由南澳大利亚大学技术专家Yan Zhuge教授于2022年实施

此外，自愈混凝土也适用于面向可持续发展的工程。减少维护需求并延长使用寿命有助于在工程全寿命周期内降低CO₂排放，符合绿色建筑标准与现代建造趋势。

自愈混凝土的成本

类似于许多其他技术材料先进技术，自愈混凝土的生产成本目前仍然偏高，因为诸如细菌或化学微胶囊等特殊介质尚未实现大规模量产。这使得该材料的价格可能比传统混凝土高出25–100%，从而限制了其广泛应用。然而，在荷兰、美国、日本、中国等地的研究机构与企业正积极改进技术以优化生产流程，同时探索更具成本效益的替代方案。随着技术成熟并达到工业化规模，自愈混凝土有望成为常用的材料选择，助力打造可持续、安全且在长期运行中节约成本的工业工程。

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