Công nghệ cốt lõi: Cơ chế “Chẩn đoán và điều trị vết nứt” của viên nang vi sinh
Trọng tâm của vật liệu thông minh này nằm ở "hệ thống sửa chữa sinh học được nhúng sẵn". Đội ngũ kỹ thuật đóng gói các chất dinh dưỡng Bacillus subtilis và canxi lactate đặc biệt thích nghi trong viên nang natri alginate phân hủy sinh học (đường kính 2-3mm), sau đó trộn vào bê tông với độ dày 20-50mmđá cuộitổng hợp với tỷ lệ thể tích 3%. Đá cuội, là cốt liệu có độ bền-cao tự nhiên (cường độ nén Lớn hơn hoặc bằng 120MPa), cung cấp hỗ trợ cơ học cơ bản cho bê tông; các viên nang vi sinh vật, giống như "những người lính sửa chữa không hoạt động", phân bố đều trong các khoảng trống tổng hợp.
Khi bê tông phát triển các vết nứt (chiều rộng Nhỏ hơn hoặc bằng 0,5mm) do tải trọng hoặc thay đổi nhiệt độ, nước mưa hoặc nước bảo trì sẽ thấm vào các vết nứt và gây ra sự thoái hóa của viên nang, giải phóng Bacillus subtilis và canxi lactate. Với độ ẩm và oxy, vi khuẩn nhanh chóng sinh sản và chuyển hóa để tạo ra canxi cacbonat (canxi), tạo thành lớp lấp đầy tinh thể trong vết nứt trong vòng 3-7 ngày. Sản phẩm khoáng hóa sinh học này có cường độ nén 35MPa, phù hợp với cường độ của bê tông gốc, đạt được "khả năng đóng vết nứt tự động". Dữ liệu phòng thí nghiệm cho thấy hệ thống đạt tỷ lệ sửa chữa 100% đối với các vết nứt nhỏ (rộng 0,1-0,3 mm) và trên 90% đối với các vết nứt 0,3-0,5 mm.
Xác thực Kỹ thuật: Thực hành "Tự chữa lành"-Cầu biển Thanh Đảo-
Dự án bảo trì Cầu vượt vịnh Thanh Đảo Giao Châu-đã đánh dấu ứng dụng-quy mô lớn đầu tiên của công nghệ này. Dự án vượt biển dài 36,48 km này, với các đoạn bê tông truyền thống, đã phát triển 237 vết nứt có thể nhìn thấy sau 10 năm hoạt động do xói mòn do nước biển và tải trọng của phương tiện, cần hơn 20 triệu nhân dân tệ hàng năm để sửa chữa thủ công. Vào năm 2022, các phần cầu dẫn vào đã được cải tạo bằng cách sử dụng{10}bê tông đá cuội tự phục hồi, bao phủ diện tích 12.000㎡.
Dữ liệu giám sát-sau cải tạo cho thấy: sau 2 năm kiểm tra thủy triều và nhiệt độ, khu vực được cải tạo chỉ phát triển 19 vết nứt mới, 17 trong số đó (89%) tự-tự lành trong vòng một tháng, đạt tỷ lệ sửa chữa vết nứt tổng thể là 92%. Các thử nghiệm về khả năng chịu lực của kết cấu cho thấy mô đun đàn hồi của bê tông được sửa chữa đã phục hồi tới 95% trạng thái ban đầu, vượt xa tỷ lệ phục hồi 80% của vật liệu sửa chữa truyền thống. Dựa trên xu hướng này, tuổi thọ của phần cầu dự kiến sẽ kéo dài từ 50 năm đến 100 năm như thiết kế mà không cần phải sửa chữa thủ công quy mô lớn trong suốt vòng đời của nó.
So sánh chi phí: Cách mạng kinh tế từ góc độ-toàn bộ vòng đời
Mặc dù bê tông đá cuội-tự phục hồi có giá cao hơn 15% so với bê tông đá cuội thông thường (khoảng 480 Yên/m³ so với 417 Yên/m³), nhưng lợi thế về toàn bộ-chi phí vòng đời của nó là rất đáng kể. Lấy Cầu vượt biển Thanh Đảo-làm ví dụ, các đoạn bê tông truyền thống yêu cầu sửa chữa vết nứt quy mô lớn-10 năm một lần, với chi phí bảo trì tích lũy lên tới ¥600/㎡; với các vật liệu tự phục hồi, chỉ cần 3 thao tác bảo trì cơ bản trong vòng 100 năm, giúp giảm chi phí bảo trì xuống còn 240 Yên/㎡{14}}giảm 60%.
Đối với các dự án mới, tính kinh tế thậm chí còn ấn tượng hơn: một đập cảng 10.000 tấn sử dụng vật liệu này làm tăng chi phí xây dựng ban đầu khoảng 800.000 Yên nhưng tiết kiệm được hơn 5 triệu Yên chi phí bảo trì nhờ giảm 8 lần đại tu lớn. Hiện nay, công nghệ này đã được đưa vàoHướng dẫn ứng dụng vật liệu mới trong kỹ thuật đường cao tốcvà đã được xúc tiến tại 12 dự án cơ sở hạ tầng lớn trong nước, trở thành chuẩn mực cho xây dựng thông minh.