鐵路公路、橋梁隧道、水利水電……凡是有混凝土的地方，就免不了要面對養護防護和裂縫修復的難題。來自清華大學水利水電系的博士生姚國友，偶然機會下做起了混凝土的“美容師”：他帶領團隊研發出一種基于納米技術的混凝土養護修復劑——“佳固士”，既能做新建混凝土的“面膜”，美容滋潤，抑制其裂縫的產生；又能充當已裂縫混凝土的“創可貼”，讓混凝土的傷口修復如初。
治淡水貝發現新涂料
說起來，這新材料的創意來源還真有些“誤打誤撞”。2011年進入清華大學水利系讀博士后，姚國友跟隨導師安雪暉做了一個有關“淡水貝”的課題。在南方某些地區的供水管道上，常常會附著著一種淡水貝，這種貝類雖然只有瓜子大小，但是繁殖能力很強，在水管內能積聚成10厘米左右的厚度，不僅影響管內水流速度，其分泌物對水管的混凝土結構還會造成一定的腐蝕作用。相關單位每年需要花費大量的人工和時間成本，對這種貝類進行清除。姚國友所在的導師課題組的任務，就是試圖尋找一種新型的涂料，來減少甚至是防止這種淡水貝的附著。
為此，姚國友搜集了市場上所有的防腐蝕材料一一進行實驗，正是在這個過程中，一種特殊材料偶然間進入到姚國友的視野之中：雖然它的防貝效果不明顯，但是對于混凝土本身強度的提高卻有著明顯的改善效果。不過，遺憾的是，這種進口的防護材料非常昂貴，每平方米的價格接近100元。這個價格對于動輒上千、上萬平方米的混凝土工程來說，并不是個小數目。姚國友卻由此得到啟發，如果能破解出這種材料的配方，將其國產化，必定能將成本大大下降，那么它的市場前景不可小覷。
姚國友算了一筆賬，專家預計，2015年中國混凝土新建市場將達到69億平方米，混凝土的維修市場估算為73億平方米，且逐年遞增，因此混凝土表面需做養護防護的總面積為142億平方米，“如果按照30元/平方米的單價計算，未來的市場容量將超過4000億元。”
向導師匯報后，導師安雪暉對姚國友的想法極為認可。有如此廣闊的市場前景，加上導師的支持。于是，“佳固士”品牌在2012年橫空出世。姚國友解釋說，“佳固”與“加固”諧音，顯示了該材料的本質功能；同時，像“佳潔士”為牙齒保駕護航一樣，“佳固士”也在為混凝土保駕護航。
水泥“美容液”兩年研制成
姚國友解釋說，在混凝土的硬化過程中，大約只有30%的水參與水泥的水化反應，使混凝土變硬；另有70%的水會隨著時間推移不斷蒸發，而伴隨著水汽的離開，混凝土材料的內部會留下很多小氣孔，正是這些小氣孔成了混凝土的“軟肋”——混凝土強度的降低以及表面的裂縫都與氣泡有關。
針對這一問題，傳統方法多采用物理保護，即在混凝土表面上刷上一層防護涂料，施工時需要一邊加熱將防護材料熔化，一邊涂抹，不僅效率低下、要耗費較高的人工成本，還常常治標不治本。而姚國友的混凝土養護修復“美容配方”，像澆花一樣，噴灑在混凝土的表面之后，會與其中的氫氧化鈣發生化學反應，生成的新物質能將水汽離開時留下的氣泡填滿，從而達到修復效果。此外，化學反應生成的硅酸鈣，本身又是混凝土中的成分之一，不會與原本的材料發生“排異”，也就避免了熱脹冷縮等不良反應的出現。
聽上去不難，而實際摸索出這個美容配方，姚國友花了整整兩年的時間。這兩年的反復實驗，讓他對愛迪生發明電燈的故事有了更深的體驗。“愛迪生在發明電燈時，實驗燈絲材料失敗了1000多次，我們的實驗過程也差不多了。”實驗時，姚國友需要通過測試涂了“美容液”的混凝土對水壓的耐受力變化幅度，來評估不同配方“美容液”的修復效果。在這整個過程中，每次實驗，從混凝土的備料、制成，到硬化養護……時間周期長達一個多月。
“你別看我挺瘦的，力氣可不小，這都是練出來的。”姚國友說，單單是將備料倒進攪拌機這個過程，就直接把去健身房的錢給省下來了。除了間接健了身，姚國友戲言，自己的廚藝也長進了不少，“做菜不也是配料嘛，連我女朋友都夸我飯做得越來越好吃了。”據了解，用來實驗的單個混凝土塊不足一塊磚大，而兩年的實驗累積下來，這混凝土塊至少也能堆滿半間實驗室了。
“整個過程其實挺枯燥的。”姚國友告訴記者，除了實驗，每天幾乎還要拿出一半的時間來清洗制備混凝土的攪拌機。“攪拌機的葉片很多，清洗起來很麻煩，但是每天又都得用。”
不過，功夫不負有心人。兩年的煎熬之后，姚國友迎來“豐收”：最終的配方實驗結果顯示，噴灑了“美容液”的混凝土對水壓的承載力是“素顏”混凝土的3.5倍，明顯高于標準規定的2倍，國產配方的某些性能甚至還要優于國外配方。整體折算下來，使用“美容液”的綜合防護成本，要低于傳統的物理防護。
這事兒成了。
安檢不過關 急得喝一口
美容液的配方有了，姚國友在推廣上卻碰了不少壁。原來，這“美容液”的主要成分是硅酸鈉，無色無味。本來，對于修復劑來說，無色無味無毒是件好事兒；可是無色的液體噴在混凝土的表面，其修復性能也就難以用肉眼直接觀察出來。這樣一來，別說用戶對修復效果半信半疑了，帶著“美容液”出行的姚國友經常連安檢關都過不了。有一次在機場，盡管已經向安檢人員提供了液體無毒的證明材料，但是安檢人員仍執意不肯放行。無奈之下，姚國友只得小抿一口，來證明攜帶液體的無害性。
于是，姚國友不得不再次動起心思，能不能開發一種便攜設備，現場就能讓人直接看到“美容液”的修復效果呢？通過大量的實驗數據積累，團隊總結出噴灑量與混凝土內部氣泡變化的對應關系，通過混凝土內部氣泡的變化來揭示美容液的修復效果。未來，姚國友還希望能開發出一個手機APP,用戶可以通過選擇修復效果的強度，而直接實現對“美容液”噴灑量的控制。
邁向市場的第一步盡管顫顫巍巍，姚國友對未來卻是信心滿滿。“我導師總是用阿甘來鼓勵我，他說阿甘是跑遍美國，那我要噴遍中國的混凝土。免費噴100家總能拿到1個單子吧？”順義、青海、煙臺……當前，“姚阿甘”正奔赴在噴遍全國混凝土的路上，他期待這一新的材料未來能在鋼筋混凝土領域大展宏圖。
