每日的溫度波動會導致水結冰和膨脹，然後融化和收縮。由於混凝土具有多孔性並吸收液體，這些變化通常會導致其表面剝落。但研究人員表示，一種新的工藝可以幫助防止這種劣化。
科羅拉多大學博爾德分校的材料科學家和建築工程師威爾·斯魯巴爾說：“過去，我們抵抗這種凍融破壞的主要方法是使用 20 世紀 30 年代開發的技術，即在整個混凝土中加入微小的氣泡。” 這些柔性氣泡可以吸收一些壓力，但也會降低混凝土的強度，使其吸收更多的水，並需要精細的分佈過程。
斯魯巴爾的實驗室著眼於自然界，特別是讓一些魚類和細菌能夠忍受嚴寒溫度的“防凍”蛋白質。在細胞中，這些分子附著在冰晶表面並阻止它們生長過大——但它們在強鹼性水泥漿（混凝土的關鍵成分）中不起作用。因此，研究人員嘗試了一種具有類似特性的更堅韌物質：一種名為 PEG-PVA 的聚合物，目前用於緩釋藥物膠囊。
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為了測試它，該團隊混合了幾批混凝土，包括一個對照組、一個帶有氣泡的組和幾個帶有不同濃度的 PEG-PVA 新增劑的組。經過 300 次連續的凍融迴圈後，對照樣品的質量直線下降，而其他樣品則保持了完整性。該研究於 6 月發表在《細胞報告-物理科學》雜誌上。
英國諾森比亞大學的土木工程師維基·埃德蒙森（未參與這項研究）表示，這項新工作很重要，但需要在實驗室之外進行調查。“例如，如果我們看一下橋樑的設計壽命，”她說，“這將如何幫助保護關鍵基礎設施？” 埃德蒙森想知道這種新增劑在現實世界中將如何發揮作用，在現實世界中，混凝土必須承受振動，例如，並經受汙染物的侵蝕。
法國國家科學研究中心的Roland Pellenq（也未參與這項新研究）表示：“任何使水泥更耐用的東西……顯然都是進步。” 由於凍融破壞對基礎設施構成如此大的威脅，其他研究人員也在探索解決方案——Pellenq 說他自己的團隊已經嘗試使用防水的炭黑新增劑來達到這個目的。
斯魯巴爾已提交臨時專利，並希望在五年內將 PEG-PVA 工藝推向市場。與此同時，他繼續尋找模仿防凍蛋白行為的分子。“我實驗室的每個人都相信大自然已經為我們解決了所有問題，”他說。“我們只需要知道去哪裡尋找。”