每日的温度波动会导致水结冰和膨胀，然后融化和收缩。由于混凝土具有多孔性并吸收液体，这些变化通常会导致其表面剥落。但研究人员表示，一种新的工艺可以帮助防止这种劣化。
科罗拉多大学博尔德分校的材料科学家和建筑工程师威尔·斯鲁巴尔说：“过去，我们抵抗这种冻融破坏的主要方法是使用 20 世纪 30 年代开发的技术，即在整个混凝土中加入微小的气泡。” 这些柔性气泡可以吸收一些压力，但也会降低混凝土的强度，使其吸收更多的水，并需要精细的分布过程。
斯鲁巴尔的实验室着眼于自然界，特别是让一些鱼类和细菌能够忍受严寒温度的“防冻”蛋白质。在细胞中，这些分子附着在冰晶表面并阻止它们生长过大——但它们在强碱性水泥浆（混凝土的关键成分）中不起作用。因此，研究人员尝试了一种具有类似特性的更坚韧物质：一种名为 PEG-PVA 的聚合物，目前用于缓释药物胶囊。
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为了测试它，该团队混合了几批混凝土，包括一个对照组、一个带有气泡的组和几个带有不同浓度的 PEG-PVA 添加剂的组。经过 300 次连续的冻融循环后，对照样品的质量直线下降，而其他样品则保持了完整性。该研究于 6 月发表在《细胞报告-物理科学》杂志上。
英国诺森比亚大学的土木工程师维基·埃德蒙森（未参与这项研究）表示，这项新工作很重要，但需要在实验室之外进行调查。“例如，如果我们看一下桥梁的设计寿命，”她说，“这将如何帮助保护关键基础设施？” 埃德蒙森想知道这种添加剂在现实世界中将如何发挥作用，在现实世界中，混凝土必须承受振动，例如，并经受污染物的侵蚀。
法国国家科学研究中心的Roland Pellenq（也未参与这项新研究）表示：“任何使水泥更耐用的东西……显然都是进步。” 由于冻融破坏对基础设施构成如此大的威胁，其他研究人员也在探索解决方案——Pellenq 说他自己的团队已经尝试使用防水的炭黑添加剂来达到这个目的。
斯鲁巴尔已提交临时专利，并希望在五年内将 PEG-PVA 工艺推向市场。与此同时，他继续寻找模仿防冻蛋白行为的分子。“我实验室的每个人都相信大自然已经为我们解决了所有问题，”他说。“我们只需要知道去哪里寻找。”