自修复、自感知和具疏水性混凝土 为建筑业可持续发展铺平道路。
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悉尼科技大学（University of Technology Sydney，简称UTS）土木与环境工程学院（School of Civil and Environmental）的研究员们成功研发了可以自行修复裂缝的混凝土；这实现了可持续建造业的一次重大飞跃。
当绝缘混凝土开始出现裂缝时，这些裂痕会对混凝土的整体性能造成极大损害。
“这是混凝土施工和维护中的一个大问题，”悉尼科技大学工程与信息技术学院（University of Technology Sydney’s (UTS) Faculty of Engineering and IT）土木与环境工程院（School of Civil and Environmental Engineering）智能混凝土基础设施研究团队的领导者Wengui Li副教授（Associate Professor）介绍道。
“一旦混凝土出现裂缝，气体和液体就会渗入混凝土并导致其腐蚀。 混凝土中经常使用钢筋，而钢材本身就存在腐蚀问题。随着时间的推移，钢材经常会出现裂纹，导致材料失效。致使承重能力显着下降。”
为了找到解决这一普遍问题的方法，Wengui博士和他的研究团队（包括悉尼科技大学的 Aziz Mahmood 博士、Yipu Guo先生和Xuqun Lin先生）与西北大学(Northwestern University)的 Surendra P. Shah 教授和来自爱荷华州立（Iowa State）的Kejin Wang 教授合作，在过去四五年里致力于研发智能混凝土新功能。通过研究，他们成功研发了具有自感知、自修复和疏水性的智能混凝土。
“目前市场对此类新型智能混凝土的需求很大，” Wengui讲道， “这类创新发明将有助于建设更具可持续发展性的未来建筑业。”
研发自感知混凝土
混凝土通常是不导电的，但这不一定是它固定的、一成不变的状态。
Wengui和他在UTS工程与信息技术学院的团队通过在混凝土中添加纳米碳管和氧化石墨烯等纳米材料，成功地将不导电混凝土转变为导电物质。人们称之为“自感知混凝土”的材料就在这个过程中诞生。
如果导电混凝土出现裂缝，混凝土的电导率将急剧增加。
“根据电阻率信号的变化，我们能够评估混凝土基础设施的健康状况，并判断它们是否需要维护与修复。
“自感知混凝土可以使我们的基础设施变得更加智能。 它使我们能够更轻松地监控基础设施和整体资产管理。”
自感知混凝土 消除混凝土裂缝
当混凝土出现裂缝时，其承载能力会下降30%至40%。然而，如果裂缝得到修复并愈合，可恢复20% 至 30%的已损失承载力。
这可以通过悉尼科技大学（UTS）制造自修复混凝土的过程来实现。
“一旦混凝土出现裂缝，在铺设之前添加到混凝土中的额外材料就会与水和氢氧化钙发生反应——氢氧化钙是水泥水化产生碳酸钙时的主要产物之一，” Wengui解释道。
“这个过程将产生新材料，填充混凝土裂缝并帮助混凝土恢复强度。”
混凝土内发生这种化学反应需要水分。因此，增加混凝土湿度将有助于化学反应的发生从而修复混凝土裂缝。
“我们不需要在生产这种混泥土时投入太多精力。这是它很大的一个优势，” Wengui介绍， “我们只需将这种材料添加到新水泥中并混合即可。在后期阶段，我们不需要对其进行维护。这意味着它的生产及后期维护成本相对较低；并且其生产过程简单、适合建筑工地实地作业。”
自修复混凝土可以显着延长基础设施的使用寿命。
“我们能够降低重建、维护和修理成本，并提高建筑行业的可持续性。
“由于混凝土的使用寿命更长，我们使用的水泥会少得多。这是智能混凝土技术的主要好处之一。” Wengui说。
“疏水混凝土是一种新型混凝土，具有独特的防水性能。这种创新材料预计将提高混凝土基础设施的耐用性和使用寿命，从而降低维护成本和减少维修需求。”
高影响力研究项目
悉尼科技大学（UTS）另一个正在进行的重点研究项目中，研究团队正在探索用粉碎的固体废物制造混凝土的可能性。
“我们将固体废物粉碎成小颗粒，然后使用这些粉末部分甚至完全替代水泥。 这使我们能够减少混凝土混合物中水泥的用量，” Wengui讲解道。
“这种新型再生混凝土具有与传统混凝土相当的强度，甚至耐久性更好。”
通过与建筑行业合作伙伴的合作，悉尼科技大学同时还在研发使用废玻璃粉和煅烧粘土等替代粘合剂的低碳混凝土。这种可持续产品将作为传统混凝土的替代品，并减少水泥制造过程中的二氧化碳排放。
“我们还拥有于2018 年启动的悉尼科技大学科技实验室（UTS Tech Lab）。这是一个专门的研究设施，支持行业主导的[研究]合作伙伴关系。从那时起，我们在实验室内创造了很多新的研究方法并提升了研究能力。 我们有一个测试室，可以改变温度和湿度来模拟现场环境的真实条件。然后我们可以验证混凝土基础设施的长期耐久性。我们的实验室就可以通过这样的方式来进行混凝土耐久性研究。” Wengui 介绍。
悉尼科技大学土木与环境工程学院凭借其在可持续建筑领域的一系列项目，吸引了众多学生来此学习；学生们对智能混凝土和可持续建筑材料等主题的高影响力研究非常感兴趣。
“学生们可以接触到一系列塑造我们世界的项目。 它们可以对澳大利亚及其他地区的未来以及我们国家的可持续能力产生积极影响。”