□刘松宁

在全球基础设施老龄化与“双碳”目标双重挑战下，混凝土裂缝修复已成为影响工程可持续发展的世界性难题。推动混凝土微胶囊自修复技术创新突破，既契合解决工程实际问题的迫切需求，也是践行习近平经济思想、推动创新发展、低碳发展的重要举措。

传统混凝土结构劣化危机与现实困境

根据国际材料与结构研究实验联合会（RILEM）统计，全球现存混凝土结构中有63%因裂缝导致性能退化，每年产生直接经济损失达3800亿美元。我国作为基础设施大国，现有混凝土存量约180亿立方米，其中30年以上龄期结构占比达42%，裂缝引发的维护费用已占GDP的0.17%。

这种危害主要体现在三个层面：首先是结构性能的显著劣化，裂隙会破坏混凝土的整体受力体系，导致抗压强度大幅下降，实测数据显示降幅可达30%-50%；同时，裂隙为水分、氧气和氯离子等侵蚀介质提供了通道，加速钢筋锈蚀进程，锈蚀速率较完好混凝土提高3倍-5倍。其次是渗透性的急剧增加，裂隙形成的连通网络会打破混凝土的致密结构，使渗水速率提升10倍-20倍，诱发冻融循环带来的体积膨胀破坏，加剧硫酸盐、碳化等化学侵蚀，导致混凝土表层剥落、强度持续衰减。因此，在当前工程建设中，裂隙的预防和修复工作直接关系到结构的安全运营与全寿命周期成本，必须予以高度重视。

材料创新突破

混凝土微胶囊技术的核心创新在于将含有修复剂的微胶囊预先植入混凝土基体，形成“内置式修复系统”，其智能修复机制包含三个关键环节：首先是前期均匀分散阶段，在混凝土拌合过程中，微胶囊与配套固化剂以3%-5%的优化配比掺入，通过特殊工艺实现微米级均匀分布，确保在结构任何区域出现裂缝时都能触发修复反应；其次是精准的裂缝感知阶段，当混凝土因荷载、温度变化或收缩作用产生0.05-0.3mm裂缝时，裂纹尖端会产生0.5-1.5MPa的局部应力，这一应力可精准触发微胶囊壁的破裂，而在正常施工和使用过程中，微胶囊能保持结构完整，避免修复剂提前释放；最后是高效的自主修复阶段，破裂后释放的修复剂凭借优异的毛细作用（接触角<35°）快速渗透至裂缝内部，在1-3小时内完成填充并与固化剂发生化学反应，形成高强度粘结体。这种“感知-响应-修复”的一体化机制，不仅实现了修复过程的完全自主化和精准化，更能带来显著的性能恢复效果——经测试，修复后的混凝土抗压强度恢复率可达90%-120%，最大可修复0.5mm宽度的裂缝，同时氯离子渗透系数降低1-2个数量级，抗渗性能提升10倍-20倍。

混凝土微胶囊技术在工程方面的应用成效

新型混凝土微胶囊技术从工程设计端、施工端、运维端均带来系列效益，设计上，容许裂缝宽度标准从0.2mm放宽至0.3mm，减少配筋量12%。施工上养护周期缩短40%，周转材料使用量降低25%。运维上检测频率从季度降至年度，人工成本下降60%。国家重大工程深中通道沉管隧道在接缝上运用混凝土微胶囊技术，使裂缝发生率降低76%，节约维护费2.3亿元。杭州亚运村在道路工程中应用含微胶囊的自修复混凝土后，路面裂缝发生率降低80%以上，道路维护成本直接降低70%。成都天府机场在跑道道面上运用混凝土微胶囊技术，冻融循环寿命提升至300次 ，减少停航损失8亿元/年。

未来展望与发展方向

中国建筑材料联合会测算显示，若全面推广该技术对碳减排贡献突出，可使水泥用量减少8%-10%/年（约1.2亿吨）全行业碳减排1.8亿吨/年（相当于种植12亿棵树）。预计2030年市场规模将达到23.42百万美元，构建起“四化”产业生态：材料功能化、制造智能化、应用场景化、服务平台化。

然而微胶囊自修复技术仍面临一些挑战，微胶囊与混凝土基体的界面过渡区仍存在薄弱环节，可能导致局部强度下降5%-10%；微胶囊的经济性有待提升；长期性能评估数据不足，在冻融循环等复杂环境下的修复效果稳定性仍需验证。

微胶囊自修复技术通过材料革命推动建筑行业从“被动维保”向“主动防护”转型，不仅解决了混凝土耐久性这一世纪难题，更创造了“降低全寿命周期成本-提升结构安全-减少环境负荷”的多赢格局，为全球基础设施可持续发展提供了中国方案。未来，我们应继续秉持绿色发展理念，加大科技创新力度，加大政府推动力度，以使这项新技术更好造福人类社会。

（作者单位：云南大学建筑与规划学院，云南 昆明650500）