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混凝土是世界上使用量最大的建築材料之一，在施工過程種種因素容易產生大小不均的裂縫，此外，臺灣位於環太平洋地震帶上，頻繁的地震活動也是造成混凝土產生裂縫的原因之一。混凝土會產生裂縫這件事，幾乎是無法避免的情形，若裂縫擴張並連結，容易使水分或腐質性物質進入混凝土內部，導致結構物耐久性降低。若是建築物能自我修復不就太完美了嗎？
目前修復混凝土裂縫常用的材料有環氧體系(如環氧樹脂Epoxy Resins)、丙烯酸類樹脂（俗稱壓克力）或有機矽系聚合物等修復物質（陳貽瑱，2016），在減碳及環境保育意識升高，過去較為低調的生物性混凝土修補技術已逐漸被世人所接納，引起各國開始著手研究相關的技術。
自癒性混凝土最初由20世紀就有科學家發現並開始研究，隨著時代及技術的演進，目前混凝土自癒方法主要有六種：(1)結晶沉澱法；(2)滲透結晶法；(3)微膠囊法；(4)液芯光纖/纖維法；(5)微生物法；(6) SMA(Shape memory alloy)法。本文對應用於混凝土中的修護材料類型進行介紹：
1. 高吸水性聚合物或礦物質
於水泥配比中加入水泥基複合材料，複合材料本身為不同比例之飛灰、矽酸鹽水泥、礦渣或膠粉等，混和聚乙烯或聚乙烯醇纖維組成，具有產生輕微裂縫後能自我修護及固結的能力，以SHCC為例，小於50 µm（0.05mm）寬度的裂紋可實現完全恢復，50 µm至100 µm（0.05mm至0.1mm）的裂縫能部分恢復（Yun Yong Kim et al.,2022）。據研究學者研究發現，發生自癒的混凝土裂紋表面有大量CaCO3 結晶沉澱生成，這說明CaCO3 才是混凝土基體自癒的主要因素。此種自癒材料有別於其他材料，它是一種持續的、不依賴外部手段支持的自修複方法。
2. 微膠囊
此法係以膠粘劑將混凝土修復材料，如水泥粉末、活性氧化鎂 (MgO) 矽粉或膨潤土等無機粉末物質包覆形成膠囊體（聚乙烯醇PVA或固體膠囊SC）（圖２），若產生裂縫且遭遇水化時，裂縫周圍的微膠囊將劣化釋出修復材料進行填補作用 (Sung-Rok Oh et al.,2022)。它結合有機合成、精細化工、高分子化學、微膠囊技術、埋植技術以及生物生命系統等，來實現結構內部損傷的自我修復，阻止其內部微裂紋的進一步擴展。目前應用最多的是脲醛樹脂包覆DCPD 的微膠囊以及脲醛樹脂包覆環氧樹脂的微膠囊。
3. 好氧嗜鹼芽孢桿菌
此基於微生物誘導碳酸鈣沉澱的自我修復技術，該技術可用於修復混凝土表面缺陷以及內部結構裂紋。利用生物修復技術的概念，於混凝土中引入耐鹼性之芽孢桿菌屬的特定菌種（Henk M.Jonkers et al.,2009），將細菌及營養物質(聚乳酸)混入混凝土中。乾燥且鹼性的環境中，細菌處於休眠狀態，若雨水和氧氣滲入裂縫區域，周圍的pH值會降低，促使休眠中的細菌被喚醒，活化後的細菌開始吸收氧氣並消耗營養物質，隨後產生碳酸鈣，此物質會填補混凝土中的裂縫。若裂痕完全被填滿時，細菌又回到休眠狀態，直到裂痕區再次出現水氣及氧氣(圖三、影一)。詳細的細菌作用機制及化學反應過程可詳參考文獻6
隨著環境永續、循環經濟的意識抬頭，在建築領域裡對於輕微損傷修補技術的探討顯得非常重要，因此，越來越多的國家開始推廣這項創新技術。例如荷蘭的 Basilisk 公司以台夫特理工大學的研究專利，開發多種自癒性混凝土產品，這些產品被實際應用於博物館、廣場、停車場、建築物、隧道、機場公交車道以及鐵路橋等多種基礎設施，可見到影二中，將一塊內含自癒原劑的水泥塊進行施壓，產生約0.25毫米的裂縫後放入水中進行養護，並利用縮時攝影機觀察其變化程度，28天以後，混凝土中的裂縫雖然無法完全閉合修復，但能用肉眼明顯看出裂縫正有效地進行填補當中(資料來源：Basilisk公司、RICS新聞)。
在日本認為，通過在混凝土中增加自癒性能，可以延長混凝土的使用壽命，進而降低社會基礎設施的生命週期成本，因此，
日本會澤高壓混凝土株式會社利用此產品進行加值產品研發(Basilisk HA自癒混凝土)，取得國土交通省的認可，並於新技術資訊提供系統（NETIS）」登錄，逐步推廣應用於工程項目中，由圖四，工程構造生命週期而言，雖然新建時的初始成本較高，但後續的維護與管理成本幾近為不必要，此降低维修成本，减少人力维護和巡檢，同時不需考慮勞動力短缺的問題。一般的混凝土構造在60-65年會有修補、解體、再建的循環，對於環境碳排放量極不友善，但是（Basilisk HA自癒混凝土）生命週期可達100年，有效降低構造物的排碳量。 (資料來源：Basilisk公司、RICS新聞)。
1. 增加混凝土之抗壓強度
依據研究顯示將Bacillus pasteurii 孢子作為生物菌種添加至混凝土中，可增加混凝土抗壓強度，尤其是混凝土早期強度，其7 天強度較未添加時成長約32.8%，表一。
2. 降低混凝土滲透性
學者藉由透水試驗結果，顯示因為生物作用填補混凝土內部微小孔隙以及受外力所產生的裂縫，使得修復後得混凝土增加其緻密性，所以降低滲透性。
3. 混凝土裂縫之修補
自我修復功能源自於細菌接觸到水和氧氣時，就會將養分轉化為碳酸鈣(石灰石)並修補裂縫，如圖5修復時間約為3至6週裂縫經修補後，效果自然平整。
生物性混凝土的問世有望延長混凝土結構的生命週期和提高耐久性，然而技術仍面臨許多挑戰，尚待進一步研究和解決方案。首先，在惡劣環境及運輸過程菌群的活性可能遭受損害，開發更完善的菌群保護材料是一個關鍵課題。其次，為了使自我修護的功能充分發揮，菌群甦醒後所需的營養物質，其生產流程、保存技術、拌合方式也是需要考量的因素。再者，目前探討自癒性的相關研究，多半藉由已具破壞特徵的結構進行試驗，並無非破壞性的試驗方法來驗證細菌對混凝土的修復性能(Albert A. Griño, Jr. et al.,2020)，期待未來有更多學者投入。
1. 陳貽瑱(2016)。生物基材自癒混凝土，中興大學土木工程碩士論文 。
2. Yun Yong Kim, Se-Eon Park, Huy Hoàng Nguyễn, Jeong-Il Choi and Bang Yeon Lee(2022)。Comparison of Mechanical and Crack-Healing Properties of PE-PVA Hybrid Fiber-Reinforced SHCCs in Natural and Underwater Conditions。Materials 2022, 15。
3. Victor C. Li, Yingzi Yang and En-Hua Yang(2011)。Autogenous healing of engineered cementitious composites at early age。Cement and Concrete Research, Volume 41, Issue 2, February 2011, Pages 176-183。
4. Henk M.Jonkers, Arjan Thijssen, Gerard Muyzer , Oguzhan Copuroglu and Erik Schlangen .(2010)。Application of bacteria as self-healing agent for the development of sustainable concrete。Ecological Engineering, Volume 36, Issue 2, February 2010, Pages 230-235。
5. Sung-Rok Oh, Kwang-Myong Lee, Sung Choi and Yun-Wang Choi(2022)。Fundamental Properties and Self-Healing Performance of Repair Mortar with Solid Capsules Made Using Inorganic Reactive Powder。Materials 2022, 15(5), 1710。
6. Kwok Wei Shah and Ghasan Fahim Huseien(2020)。Biomimetic Self-Healing Cementitious Construction Materials for Smart Buildings。Biomimetics 2020, 5(4), 47。
7. Albert A. Griño, Jr. , Ma. Klarissa M. Daly and Jason Maximino C. Ongpeng (2020)。Bio-Influenced Self-Healing Mechanism in Concrete and Its Testing: A Review。Appl. Sci. 2020, 10(15), 5161。
