在過去的十年里，有超過二十個國家經歷了致命的地震，地震成為人類最不想面對的自然災害之一。加拿大英屬哥倫比亞大學的班西亞教授與他的團隊，花了好幾年的時間，在實驗室里搖晃墻壁來模擬地震的實況。他們工作的成果是設計出了一種涂層，能夠使得建筑物里的非承重墻在規模超過9.0的強震中仍然站立。

規模9.0的地震有多強？在2011年3月11日強力搖晃日本東北造成福島電廠核災的那個地震，就是規模9.0的地震。在2017年11月班西亞團隊利用他們所開發的韌性環保水泥類復合材料（EDCC）為一個溫哥華當地的公立學校做抗震強化，而下一個目標則是為一所位于地震發生頻繁地區（北印度北阿坎德邦的羅奧爾凱埃）的學校服務。

索雷馬尼（班西亞的博士生）表示，一層EDCC，幾乎可以禁得起兩倍砌石墻能夠承受的裂損。因為目前的技術對于強化結構墻還不到位，加上建筑物的內部墻倒塌時飛散的磚頭與碎片是十分危險，研究團隊特別聚焦在非承重墻。由于價格便宜加上隔熱、隔音效果佳，用灰渣空心磚構筑隔間系統是世界通用的。「總的來說，」班西亞說：「我們已經將一個易碎的材料轉變成一種延展韌性的材料。我們把水泥變得像鋼材──能夠變形而不碎裂。」

拉伸忍受度

大約三分之一的EDCC材料，是摻和了長度五毫米到十五毫米的聚合物纖維的水泥，剩下的三分之二是由一種叫做粉煤灰的燃煤后的廢棄物，以及其他的工業副產品所組成。運用聚合物或碳纖維來強化水泥，使得水泥變得更具韌性，這是大家都已經知道的。同樣的，使用粉煤灰來減少碳排放也不是什么新鮮事（制造水泥時會有大約與產出水泥等量的二氧化碳，被釋放到環境之中）。但是由于英屬哥倫比亞大學正在申請專利及其他的執照，所以研究團隊并沒有透露EDCC成分的細節或是施作的方法。

索雷馬尼將他團隊開發的韌性環保水泥類復合材料噴到一面墻上以測試那面墻能否禁得起靜態的非墻面方向的力

班西亞表示，這個新材料代表了一個抗張極限的大躍進。其制作法是基于微觀尺度制訂的。形成材料的要素是水泥主體、黏合在主體里的纖維、以及在主體、纖維和界面的能量損耗。

班西亞指出，EDCC能夠承受的最大拉伸應變超過其他水泥類復合材料的600倍。這種能力能夠讓被DECC覆蓋的墻壁在倒塌之前能夠承受更大變形。對于應變能力的增強，是EDCC最具創新的部分。

在實驗室里，班西亞和他的團隊建造了高度達三公尺、寬兩公尺、厚度十公分的砌石墻，并將有EDCC強化和沒有噴加EDCC的墻固定在一座震動桌上。然后依照過去真實地震產生的震波形式來搖晃桌子。研究人員監測了墻壁的加速度、位移、和材質的應變。

沒有EDCC補強的墻壁，當前后搖晃時，通常只有一、兩處磚頭的接面開始斷裂，集中在局部的破損造成了墻壁的倒塌。反之，有EDCC加持過的墻壁，涂層迫使破裂發生在每一處磚頭的接縫，也因此分散了能量的耗損。

團隊測試了不同EDCC涂層厚度對墻壁的影響，「我們發現，對于大多數的地震，十毫米的涂層就已經很夠力了，」索雷馬尼說：「甚至強度是日本大地震兩倍的震動，強化過的墻壁也能保持原封不動。」

因地震引發的翻新

人們總希望能找到方便又省錢的方式來翻新建筑物的結構，使得建筑物變得更安全。為了能讓EDCC被英屬歌倫比亞省采納為法定的建筑物翻新指導方針的一部份，索雷馬尼表示：「我們必須證明這個材料是容易施作的、可行的、便宜的、和實用的。」這些努力中的一大挑戰就是噴灑系統開動時必須平穩而不能有堵塞發生。「但是那真的是很困難，」他說：「我們曾經放棄過幾次。」

在依照實際地震所得來的震波模式晃動桌子之后，班西亞與索雷馬在檢查結果

如果采用的翻新方式太昂貴，那么政府單位就會選擇干脆把建筑物拆掉再重建。現行常用的翻新方式有，像是將用螺絲釘將金屬條鎖在墻上，或是用纖維強化聚合物覆蓋等等。但是班西亞表示說，在砌石墻上施作EDCC的費用大概只是這些作法的一半而已。

EDCC目前正在第一次施作在溫哥華的婕米蓀小學，做為該校校舍一部份的地震防災升級。索雷馬尼正在參與一個省級的研究，這是針對學校對地震的防災準備是否妥當的研究，他表示，英屬哥倫比亞省目前有超過一百所學校都在進行地震防災的強化工程，而醫院及其他市政府和商業建筑物也需要針對地震做翻新。他說：「他們用了很多砌石墻來做隔間。」

在美國西雅圖的史庫恩梅克是一位承做私人家庭及一些商業大樓地震翻新強化工程的承包商，他表示，EDCC可以用來做住宅強化的，特別是住家的地下室。史庫恩梅克這樣說，「我很希望這個材料能盡早上市，也能盡早獲準在我們的轄區內成為一種合法的翻新方式。」

史丹佛大學的彼玲敦從事的是延展性水泥基底復和材料研究，她指出，「看到這種材料能被應用真是件好事，而且我希望它可以導致這一類復和材料獲準使用在建筑物結構的翻新，而不只是在非結構部分的應用。」

在一些用途上面，索雷馬尼說，涂層可以更厚一點，或者在墻壁的兩面都予以噴上，但是噴涂單面就已經足夠在大多數地震時保護建筑物內部的泥灰黏合的砌石墻不致倒塌。還有其他可能的應用包括各種管路、橋梁、歷史建物外觀、工廠樓板、與爆裂現場附近的建筑物等等，「只要發生能量傳遞的情況，」班西亞說道，「即使是少量的能量，就可以造成易脆裂材質的倒塌。而EDCC具有充分的能量吸收能力，就能讓那些材料得以存活。」

這個研究成果的下一步就是要進一步減少碳排放，而且在花費上更為經濟。目前立即的研究方向，班西亞指出，就是要將EDCC里的纖維替換為再生和天然的材料，像是廢棄輪胎、竹子、黃麻等等這一類的東西。「它將成為低價，但非低技術的材料。這真是一個巨大的挑戰。」