Bạn có biết cái khe hở khó chịu trên vỉa hè trước căn hộ của mình không? Hầu hết chúng ta chỉ đi vòng qua nó, hoặc tệ hơn, bước qua nó và quên mất. Nhưng hãy tưởng tượng nếu cái khe hở đó có thể tự vá mà không cần ai động tay động chân.

Đó chính xác là những gì một số nhà nghiên cứu đang nghiên cứu: bê tông chứa vi khuẩn sống, sẵn sàng hoạt động ngay khi nước xuất hiện. Nó giống như việc trang bị cho tòa nhà của bạn một hệ thống miễn dịch thu nhỏ.

Cách thức hoạt động của bê tông tự phục hồi

Vi khuẩn sống hoạt động

Bí quyết nằm ở việc nhúng các vi khuẩn đặc biệt vào hỗn hợp bê tông. Những vi khuẩn này sẽ ở trạng thái ngủ đông cho đến khi nước thấm qua khe hở. Khi được kích hoạt, chúng bắt đầu sản xuất đá vôi, tự nhiên lấp đầy khe hở.

• Ví dụ 1: Một khe hở trên vỉa hè bị hở sau một ngày mưa, và chỉ trong vài ngày, vi khuẩn lắng đọng canxi cacbonat để vá lại.

• Ví dụ 2: Các cây cầu sử dụng loại bê tông này cho thấy ít vết nứt nhìn thấy được hơn sau nhiều năm sử dụng, nhờ vào khả năng tự phục hồi của vi khuẩn.

• Ví dụ 3: Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm với các chủng vi khuẩn khác nhau để cải thiện tốc độ và độ bền của lớp sửa chữa.

Nước là yếu tố kích hoạt

Không giống như các phương pháp sửa chữa truyền thống, bê tông tự phục hồi chỉ hoạt động khi cần thiết. Nước từ mưa, độ ẩm, hoặc thậm chí là hơi nước ngưng tụ là đủ để bắt đầu quá trình sửa chữa.

• Ví dụ 1: Các bức tượng ngoài trời được phủ vật liệu này sẽ tự phục hồi sau các vết nứt nhỏ do thay đổi nhiệt độ.

• Ví dụ 2: Các bãi đậu xe được hưởng lợi vì các vũng nước sau bão giúp sửa chữa các vết nứt nhỏ trước khi chúng lan rộng.

• Ví dụ 3: Bê tông trong nhà ở những khu vực ẩm ướt cũng có thể tự sửa chữa các hư hỏng nhỏ, giúp giảm chi phí bảo trì.

Lợi ích vượt xa việc vá vết nứt

Kết cấu bền vững hơn

Bê tông tự liền không chỉ vá các vết nứt mà còn kéo dài tuổi thọ của các tòa nhà và cơ sở hạ tầng bằng cách ngăn ngừa hư hại sâu hơn do thấm nước.

• Ví dụ 1: Đường ống bê tông có thể tồn tại lâu hơn hàng thập kỷ vì rò rỉ không bao giờ có cơ hội làm xói mòn kết cấu.

• Ví dụ 2: Các công trình ven biển tiếp xúc với nước mặn được hưởng lợi từ việc giảm ăn mòn.

• Ví dụ 3: Sàn nhà kho hoặc nhà máy trở nên nhẵn mịn và an toàn hơn với ít nhu cầu sửa chữa hơn.

Tiết kiệm chi phí và bền vững

Sửa chữa bê tông tốn kém và đòi hỏi nhiều nhân công. Với bê tông tự liền, việc sửa chữa ít hơn, cắt giảm chi phí và giảm tác động đến môi trường.

• Ví dụ 1: Một thành phố sử dụng vật liệu này cho vỉa hè đã tiết kiệm được hàng nghìn đô la chi phí bảo trì hàng năm.

• Ví dụ 2: Ít sửa chữa xi măng hơn đồng nghĩa với việc giảm phát thải CO2, giúp các dự án xây dựng trở nên xanh hơn.

• Ví dụ 3: Giảm thời gian của đội sửa chữa sẽ giải phóng công nhân cho các dự án khác, tăng năng suất.

Thách thức và cân nhắc

Tìm đúng loại vi khuẩn

Không phải tất cả vi khuẩn đều sống sót trong môi trường bê tông khắc nghiệt. Các nhà nghiên cứu phải xác định các chủng vi khuẩn có thể ngủ đông trong nhiều năm mà vẫn hoạt động hiệu quả.

• Ví dụ 1: Một số phòng thí nghiệm đang thử nghiệm các bào tử chịu được nhiệt độ và áp suất cực cao trong quá trình trộn bê tông.

• Ví dụ 2: Kỹ thuật bao bọc bảo vệ vi khuẩn cho đến khi các vết nứt hình thành.

• Ví dụ 3: Các thử nghiệm đang được tiến hành để đảm bảo vi khuẩn không ảnh hưởng đến độ bền kết cấu.

Mở rộng quy mô ứng dụng thực tế

Sản xuất bê tông tự phục hồi trong phòng thí nghiệm là một chuyện; sử dụng nó trong các cây cầu lớn hoặc nhà chọc trời lại là chuyện khác. Hậu cần, chi phí và các quy định đều đóng một vai trò quan trọng.

• Ví dụ 1: Các kỹ sư đã thử nghiệm bê tông tự phục hồi trong các bãi đỗ xe, chứng minh tính ứng dụng thực tế trên quy mô lớn.

• Ví dụ 2: Các dự án thí điểm trên vỉa hè đô thị giúp đánh giá hiệu suất dưới áp lực giao thông hàng ngày.

• Ví dụ 3: Các tiêu chuẩn và chứng nhận đang được phát triển để đảm bảo an toàn và độ tin cậy.

Đi ngang qua một tòa nhà được làm bằng vật liệu này, bạn có thể không bao giờ nhận ra đội ngũ vi khuẩn vô hình đang giữ cho nó khỏe mạnh. Tuy nhiên, mỗi khe hở được vá, mỗi lần sửa chữa được tránh, đều là minh chứng thầm lặng cho sự kết hợp khéo léo giữa sinh học và kỹ thuật. Đó là một cái nhìn thoáng qua về tương lai, nơi các thành phố của chúng ta tự chăm sóc bản thân—và nơi cơ sở hạ tầng có thể thực sự phát triển mạnh mẽ hơn theo thời gian.