“姚阿甘”甘当混凝土“美容师”

姚波

“姚阿甘”甘当混凝土“美容师”

2015-08-12 15:02:40　来源: 北京晚报(北京)

铁路公路、桥梁隧道、水利水电……凡是有混凝土的地方，就免不了要面对养护防护和裂缝修复的难题。来自清华大学水利水电系的博士生姚国友，偶然机会下做起了混凝土的“美容师”：他带领团队研发出一种基于纳米技术的混凝土养护修复剂——“佳固士”，既能做新建混凝土的“面膜”，美容滋润，抑制其裂缝的产生；又能充当已裂缝混凝土的“创可贴”，让混凝土的伤口修复如初。

治淡水贝发现新涂料

说起来，这新材料的创意来源还真有些“误打误撞”。2011年进入清华大学水利系读博士后，姚国友跟随导师安雪晖做了一个有关“淡水贝”的课题。在南方某些地区的供水管道上，常常会附着着一种淡水贝，这种贝类虽然只有瓜子大小，但是繁殖能力很强，在水管内能积聚成10厘米左右的厚度，不仅影响管内水流速度，其分泌物对水管的混凝土结构还会造成一定的腐蚀作用。相关单位每年需要花费大量的人工和时间成本，对这种贝类进行清除。姚国友所在的导师课题组的任务，就是试图寻找一种新型的涂料，来减少甚至是防止这种淡水贝的附着。

为此，姚国友搜集了市场上所有的防腐蚀材料一一进行实验，正是在这个过程中，一种特殊材料偶然间进入到姚国友的视野之中：虽然它的防贝效果不明显，但是对于混凝土本身强度的提高却有着明显的改善效果。不过，遗憾的是，这种进口的防护材料非常昂贵，每平方米的价格接近100元。这个价格对于动辄上千、上万平方米的混凝土工程来说，并不是个小数目。姚国友却由此得到启发，如果能破解出这种材料的配方，将其国产化，必定能将成本大大下降，那么它的市场前景不可小觑。

姚国友算了一笔账，专家预计，2015年中国混凝土新建市场将达到69亿平方米，混凝土的维修市场估算为73亿平方米，且逐年递增，因此混凝土表面需做养护防护的总面积为142亿平方米，“如果按照30元/平方米的单价计算，未来的市场容量将超过4000亿元。”

向导师汇报后，导师安雪晖对姚国友的想法极为认可。有如此广阔的市场前景，加上导师的支持。于是，“佳固士”品牌在2012年横空出世。姚国友解释说，“佳固”与“加固”谐音，显示了该材料的本质功能；同时，像“佳洁士”为牙齿保驾护航一样，“佳固士”也在为混凝土保驾护航。

水泥“美容液”两年研制成

姚国友解释说，在混凝土的硬化过程中，大约只有30%的水参与水泥的水化反应，使混凝土变硬；另有70%的水会随着时间推移不断蒸发，而伴随着水汽的离开，混凝土材料的内部会留下很多小气孔，正是这些小气孔成了混凝土的“软肋”——混凝土强度的降低以及表面的裂缝都与气泡有关。

针对这一问题，传统方法多采用物理保护，即在混凝土表面上刷上一层防护涂料，施工时需要一边加热将防护材料熔化，一边涂抹，不仅效率低下、要耗费较高的人工成本，还常常治标不治本。而姚国友的混凝土养护修复“美容配方”，像浇花一样，喷洒在混凝土的表面之后，会与其中的氢氧化钙发生化学反应，生成的新物质能将水汽离开时留下的气泡填满，从而达到修复效果。此外，化学反应生成的硅酸钙，本身又是混凝土中的成分之一，不会与原本的材料发生“排异”，也就避免了热胀冷缩等不良反应的出现。

听上去不难，而实际摸索出这个美容配方，姚国友花了整整两年的时间。这两年的反复实验，让他对爱迪生发明电灯的故事有了更深的体验。“爱迪生在发明电灯时，实验灯丝材料失败了1000多次，我们的实验过程也差不多了。”实验时，姚国友需要通过测试涂了“美容液”的混凝土对水压的耐受力变化幅度，来评估不同配方“美容液”的修复效果。在这整个过程中，每次实验，从混凝土的备料、制成，到硬化养护……时间周期长达一个多月。

“你别看我挺瘦的，力气可不小，这都是练出来的。”姚国友说，单单是将备料倒进搅拌机这个过程，就直接把去健身房的钱给省下来了。除了间接健了身，姚国友戏言，自己的厨艺也长进了不少，“做菜不也是配料嘛，连我女朋友都夸我饭做得越来越好吃了。”据了解，用来实验的单个混凝土块不足一块砖大，而两年的实验累积下来，这混凝土块至少也能堆满半间实验室了。

“整个过程其实挺枯燥的。”姚国友告诉记者，除了实验，每天几乎还要拿出一半的时间来清洗制备混凝土的搅拌机。“搅拌机的叶片很多，清洗起来很麻烦，但是每天又都得用。”

不过，功夫不负有心人。两年的煎熬之后，姚国友迎来“丰收”：最终的配方实验结果显示，喷洒了“美容液”的混凝土对水压的承载力是“素颜”混凝土的3.5倍，明显高于标准规定的2倍，国产配方的某些性能甚至还要优于国外配方。整体折算下来，使用“美容液”的综合防护成本，要低于传统的物理防护。

这事儿成了。

安检不过关 急得喝一口

美容液的配方有了，姚国友在推广上却碰了不少壁。原来，这“美容液”的主要成分是硅酸钠，无色无味。本来，对于修复剂来说，无色无味无毒是件好事儿；可是无色的液体喷在混凝土的表面，其修复性能也就难以用肉眼直接观察出来。这样一来，别说用户对修复效果半信半疑了，带着“美容液”出行的姚国友经常连安检关都过不了。有一次在机场，尽管已经向安检人员提供了液体无毒的证明材料，但是安检人员仍执意不肯放行。无奈之下，姚国友只得小抿一口，来证明携带液体的无害性。

于是，姚国友不得不再次动起心思，能不能开发一种便携设备，现场就能让人直接看到“美容液”的修复效果呢？通过大量的实验数据积累，团队总结出喷洒量与混凝土内部气泡变化的对应关系，通过混凝土内部气泡的变化来揭示美容液的修复效果。未来，姚国友还希望能开发出一个手机APP,用户可以通过选择修复效果的强度，而直接实现对“美容液”喷洒量的控制。

迈向市场的第一步尽管颤颤巍巍，姚国友对未来却是信心满满。“我导师总是用阿甘来鼓励我，他说阿甘是跑遍美国，那我要喷遍中国的混凝土。免费喷100家总能拿到1个单子吧？”顺义、青海、烟台……当前，“姚阿甘”正奔赴在喷遍全国混凝土的路上，他期待这一新的材料未来能在钢筋混凝土领域大展宏图。