Hãy tưởng tượng những cây cầu, tòa nhà hay con đê có khả năng tự vá lành các vết nứt mà không cần sự can thiệp của con người. Đó không phải là viễn tưởng, mà là thực tế đầy hứa hẹn của bê tông tự phục hồi – vật liệu xây dựng của tương lai.
Cơ chế tự vá lành vết nứt của bê tông
Bê tông thông thường rất bền nhưng lại dễ bị nứt dưới tác động của thời gian và ngoại lực. Những vết nứt nhỏ này cho phép nước và hóa chất thấm vào, ăn mòn cốt thép bên trong và phá hủy kết cấu công trình.
Bê tông tự phục hồi hay bê tông tự liền giải quyết vấn đề này một cách thông minh. Hãy hình dung nó giống như cơ chế chữa lành vết thương của cơ thể.
Các nhà khoa học đã cấy những "tác nhân chữa lành" dưới dạng viên nang siêu nhỏ vào trong hỗn hợp bê tông.
Khi một vết nứt xuất hiện, các viên nang này sẽ vỡ ra. Bên trong chúng chứa hai thành phần chính:
- Vi khuẩn "ngủ đông": Những vi sinh vật đặc biệt được chọn lọc.
- "Thức ăn" cho vi khuẩn: Thường là Canxi Lactate.
Khi nước thấm vào vết nứt, nó sẽ đánh thức các vi khuẩn này dậy. Chúng bắt đầu "ăn" Canxi Lactate và thải ra đá vôi (CaCO3) – một chất có bản chất tương tự như bê tông. Đá vôi này sẽ lấp đầy và bịt kín vết nứt, ngăn chặn sự xâm nhập của các tác nhân gây hại. Toàn bộ quá trình này diễn ra hoàn toàn tự động.
Vi khuẩn nào được dùng trong bê tông tự vá?
Không phải loại vi khuẩn nào cũng có thể sống sót trong môi trường kiềm khắc nghiệt của bê tông. Các nhà khoa học đã phải tìm kiếm và chọn lọc những "siêu vi khuẩn" có khả năng hình thành bào tử để tồn tại hàng chục, thậm chí hàng trăm năm.
Những "công nhân" vi sinh vật hiệu quả nhất thường thuộc chi Bacillus, ví dụ như:
- Bacillus pseudofirmus
- Bacillus cohnii
- Sporosarcina pasteurii
Các loài này có khả năng chịu được độ pH rất cao (từ 10 đến 13) bên trong bê tông. Chúng tồn tại ở trạng thái không hoạt động cho đến khi có vết nứt và nước xuất hiện, kích hoạt cơ chế "tự chữa lành" kỳ diệu. Việc sử dụng những vi khuẩn này là hoàn toàn vô hại đối với sức khỏe con người và môi trường.
>>> Hiểu rõ hơn về: Vật liệu thông minh mở ra kỷ nguyên công nghệ tương lai
Lợi ích kinh tế và môi trường của vật liệu này
Sự ra đời của bê tông tự phục hồi vết nứt mang lại những lợi ích to lớn, không chỉ cho ngành xây dựng mà còn cho cả hành tinh của chúng ta.
| Lợi ích | Mô tả chi tiết |
| Tăng tuổi thọ công trình | Bằng cách tự động sửa chữa các hư hỏng nhỏ, vật liệu này giúp kéo dài đáng kể vòng đời của các công trình hạ tầng như cầu, đường hầm, đập nước. |
| Tiết kiệm chi phí bảo trì | Giảm thiểu nhu cầu kiểm tra, sửa chữa và thay thế thường xuyên, giúp tiết kiệm hàng tỷ đồng chi phí bảo dưỡng trong dài hạn. |
| Nâng cao tính an toàn | Ngăn chặn các vết nứt phát triển thành những hư hỏng nghiêm trọng, giảm nguy cơ sụp đổ và đảm bảo an toàn cho người sử dụng. |
| Bảo vệ môi trường | Ngành sản xuất xi măng là một trong những nguồn phát thải CO2 lớn nhất. Việc giảm nhu cầu sản xuất bê tông mới để sửa chữa giúp cắt giảm đáng kể lượng khí thải nhà kính. |
| Tăng cường độ bền vững | Xây dựng những công trình kiên cố, bền bỉ hơn, có khả năng chống chọi tốt hơn với các điều kiện môi trường khắc nghiệt và biến đổi khí hậu. |
>>> Đọc để hiểu thêm: Sợi carbon vật liệu nhẹ và bền cho hàng không vũ trụ
Công nghệ bê tông tự phục hồi đang mở ra một chương mới cho ngành xây dựng bền vững, nơi các công trình không chỉ kiên cố mà còn có thể tự "chăm sóc" bản thân.
Hãy cùng chờ đợi ngày vật liệu thông minh này được ứng dụng rộng rãi, kiến tạo nên những thành phố an toàn và bền vững hơn cho thế hệ tương lai.
>>> Đọc để hiểu thêm: Kim loại lỏng ứng dụng mới trong điện tử và chế tạo