XK星空 混凝土新技术：迈向安全环保社会
自密实混凝土：颠覆传统观念
混凝土是日本使用最广泛的建筑材料，对于道路、桥梁、堤坝和水坝等基础设施的改善至关重要。其质量不仅影响社会基础设施的可靠性，而且关系到人民群众生命的安全和影响。大内教授是一位混凝土专家，一直致力于材料研究，以进一步提高建筑的可靠性。他从学生时代起30年来的研究主题就是“自密实混凝土”（SCC）。
当混凝土被牢固地压实在衬有钢筋的模板中时，混凝土就会展现出其设计的性能。然而，压实工作需要高度合规的技术：如果压实不足，强度和耐久性可能会受到损害。自密实混凝土 (SCC) 是为了解决压实问题而开发的，它通过自身重量流入衬有钢筋的模板的每个角落，从而无需通过振动压实。划时代的材料，无论采用何种施工技术，都能表现出最佳性能。 20 世纪 80 年代初，当混凝土的早期老化成为一个社会问题时，SCC 是由大内教授的前任老师、KUT 前校长 Hajime Okamura 教授（当时在东京大学任教）提出的。 SCC于1988年实现。这项在日本创造的世界首创技术现已在多个国家进行研究，并在许多结构和建筑物中得到应用。
教授。 Ouchi 第一次接触 SCC 是在他加入 Okamura 教授的混凝土实验室时。获得博士学位后，Ouchi 教授在 1997 年 KUT 成立时加入了该校。此后，他承担了广泛传播 Okamura 教授的创作 SCC 的责任，并一直致力于开发其技术。
教授。大内说：“即使创造了好东西，传播出去又是另一回事了。我一直在寻求平衡质量和价格的方法。虽然‘即使价格昂贵，好东西就是好东西’这句话确实没错，但如果我们不考虑用户的观点，不朝最佳方向开发一项技术，社会就不会看到其价值，也不会采用它。”
教授。 Ouchi表示，SSC经常用于需要极高强度的桥梁和建筑物，但很少用于普通结构。
可能的传播途径：气泡微型化
尽管自密实混凝土被高度评价为“革命性的高性能材料”，但事实证明它的推广极其困难。阻碍更广泛应用的主要因素是成本。为了在流动性和粘度之间取得平衡，自密实混凝土应比常规混凝土使用较少的砂石和较多的水泥。因此，其成本约为传统混凝土的两倍。随着水泥用量的增加，强度相应增加，但高强混凝土的需求仅限于特殊结构，仅占总建筑的5%左右。一个长期的议程是开发新型自密实混凝土，该混凝土具有流动性，但需要较少的水泥，同时保持传统混凝土的强度。四年前，大内教授提出了解决这个问题的办法。
他解释说：“当我们减少水泥用量时，砾石和沙子引起的摩擦力就会增加，流动性就会受损，所以我想知道是否可以增加细小的空气含量而不是水泥的含量，并通过创建一种缓冲来减少摩擦。”
虽然两年来没有任何结果，但最终利用微型气泡的尝试取得了良好的效果，大内教授成功地利用空气减少了材料之间的摩擦。最终他实现了一种经济的“气泡润滑型自密实混凝土”，其强度与传统混凝土相同，但成本却低得多。最终，新技术使价格翻了一番，但价格仅比传统混凝土高出 20% 左右。
由于 SCC 可以安全地填充混凝土，即使是复杂的形式，也无需使用特殊材料或振动或压实，因此缩短了施工时间，并大大提高了设计自由度。此外，这种混凝土由于其在地震条件下的强度而被证明是有用的。
教授。 Ouchi 继续说道：“为了使混凝土能够承受地震的横向振动，必须垂直和水平放置钢筋。通常很难将混凝土流入钢筋密集的空间，但这种混凝土可以轻松克服这些问题。”
目前预拌混凝土工厂已生产多台样机，以确保稳定供应，目标是在一年内投入实际应用。大内教授长久以来的夙愿，大众化正在成为现实。
教授。大内的技术开发主题是“从高性能到高可靠性的范式转变。”
教授。大内说：“由于土木工程结构和建筑物需要长期持续的安全空间，因此我认为追求超出每个组件所需的高性能和强度是没有意义的。虽然当然需要最低限度的强度，但如果我们使用大量以较低价格实现高可靠性的材料，比为了高性能而减小尺寸和厚度，对于改善经济性会更有效。从技术应该在该领域发挥作用的角度来看，这是土木工程的一个大前提。”
利用自然力量的可降解可持续混凝土 (DSC)
虽然混凝土是一种简单且廉价的建筑材料，但它的缺点是它不能回归自然。因此，混凝土被认为会造成环境破坏；它中断了物质循环的循环。因此，Okuchi 教授于 2015 年启动了一个新的研究项目，利用自然能源将混凝土放入材料循环循环中。
这项研究的想法是在宿毛市的一家生物质发电厂向他询问如何利用木材燃烧后剩余的灰烬时产生的。大内教授认为他可以使用大量的木灰作为混凝土的材料。此外，他认为如果可能的话，他宁愿避免使用水泥，因为灰烬是一种天然物质。因此，为了制造出在其作为结构部件的作用完成后可以降解为土壤的混凝土，他一直致力于开发一种不使用水泥固化混凝土的方法。他发现只需在木灰中添加水和石灰即可实现这一点。
“木灰最终会返回土壤，甚至可以用作肥料。此外，在农田土壤上撒石灰作为土壤改良剂：不会对环境产生有害影响。如果我们使用水泥，混凝土的强度会立即增加。但是，我不敢使用水泥，只追求最终会返回土壤的材料。幸运的是，我的原型材料硬化了。”
随后在 2016 年，Ouchi 教授完成了可降解可持续混凝土的原型。如果能够实际实现，作为环保的下一代混凝土必将引起广泛关注。
教授。 Ouchi 继续说道：“灰烬中含有高浓度的氯，如果将混凝土浇注到含有钢筋的模板中，则存在钢筋氧化的危险，因此我们正在考虑以独立块的形式使用这种混凝土。其强度约为传统混凝土的 10%，但强度足够高，即使汽车碾过也不会破裂。我们目前正在研究更高的强度。”
如果能够稳定供应气泡型自密实混凝土，将有助于提高日本这个地震多发国家的抗震能力和社会安全。它还将通过减少水泥的使用量来实现环保技术。此外，如果实现可降解可持续混凝土，将实现新的价值：制造混凝土的过程将成为直接解决环境问题的一部分，混凝土的潜力将大大增加。
教授。大内总结道：“由于土木工程本质上是将事物放置在地球上，因此了解自然、敬畏自然并充分利用自然非常重要。”他和他的团队正在继续开发技术，这些技术将颠覆当前的具体常识，并将长期保持在合理的状态。