Podstawowa technologia: mechanizm „diagnostyki i leczenia pęknięć” kapsułek mikrobiologicznych
Sercem tego inteligentnego materiału jest jego „wstępnie-wbudowany system naprawy biologicznej”. Zespoły techniczne kapsułkują specjalnie aklimatyzowane składniki odżywcze Bacillus subtilis i mleczan wapnia w biodegradowalnych kapsułkach z alginianu sodu (o średnicy 2-3 mm), a następnie mieszają je z betonem w ilości 20-50 mmbrukowieckruszywa w stosunku objętościowym 3%. Kostka brukowa, jako naturalne kruszywo-o wysokiej wytrzymałości (wytrzymałość na ściskanie większa lub równa 120 MPa), zapewnia podstawowe mechaniczne wsparcie betonu; kapsułki drobnoustrojów, niczym „uśpieni żołnierze naprawczy”, rozprowadzają się równomiernie w szczelinach agregatów.
Kiedy w betonie powstają pęknięcia (szerokość mniejsza lub równa 0,5 mm) z powodu obciążenia lub zmian temperatury, woda deszczowa lub woda konserwacyjna przedostaje się do pęknięć i powoduje degradację kapsułki, uwalniając Bacillus subtilis i mleczan wapnia. Dzięki wilgoci i tlenowi bakterie szybko się rozmnażają i metabolizują, tworząc węglan wapnia (kalcyt), tworząc krystaliczną warstwę wypełniającą w pęknięciu w ciągu 3-7 dni. Ten biomineralizowany produkt o wytrzymałości na ściskanie 35 MPa dorównuje wytrzymałości betonu macierzystego, osiągając „autonomiczne zamknięcie pęknięć”. Dane laboratoryjne pokazują, że system osiąga 100% szybkości naprawy mikropęknięć (o szerokości 0,1–0,3 mm) i ponad 90% w przypadku pęknięć o średnicy 0,3–0,5 mm.
Walidacja inżynieryjna: praktyka „samo-leczenia” w Qingdao Cross-Sea Bridge
Projekt konserwacji mostu morskiego Qingdao Jiaozhou Bay Cross-był pierwszym-zastosowaniem tej technologii na dużą skalę. W tym projekcie transmorskim o długości 36,48 km, obejmującym tradycyjne odcinki betonowe, po 10 latach eksploatacji powstało 237 widocznych pęknięć spowodowanych erozją wody morskiej i obciążeniem pojazdów, co wymagało ponad 20 milionów juanów rocznie na naprawy ręczne. W 2022 r. odcinki mostu dojazdowego zostały odnowione przy użyciu-samonaprawiającego się betonu brukowego i pokryły 12 000㎡.
Dane z monitorowania-po renowacji pokazują, że po 2 latach testów pływów i temperatury w odnowionym odcinku pojawiło się tylko 19 nowych pęknięć, z których 17 (89%)-zagoiło się samoistnie w ciągu miesiąca, osiągając ogólny wskaźnik naprawy pęknięć na poziomie 92%. Testy nośności konstrukcji wykazały, że moduł sprężystości naprawionego betonu powrócił do 95% swojego pierwotnego stanu, znacznie przekraczając 80% współczynnik odzysku tradycyjnych materiałów do napraw. W oparciu o tę tendencję przewiduje się, że żywotność sekcji mostu wydłuży się z projektowanych 50 do 100 lat, bez konieczności przeprowadzania-ręcznych napraw na dużą skalę przez cały okres eksploatacji.
Porównanie kosztów: rewolucja gospodarcza z perspektywy pełnego-cyklu życia
Mimo że-samonaprawiający się beton brukowy kosztuje o 15% więcej niż zwykły beton brukowy (około 480 jenów/m3 w porównaniu do 417 jenów/m3), jego przewaga w zakresie kosztów w całym- cyklu życia jest znacząca. Biorąc za przykład most-morski Qingdao, tradycyjne sekcje betonowe wymagają-napraw pęknięć na dużą skalę co 10 lat, a skumulowane koszty konserwacji sięgają 600 jenów/㎡; w przypadku materiałów-samonaprawiających się potrzebne są tylko 3 podstawowe czynności konserwacyjne w ciągu 100 lat, co pozwala obniżyć koszty konserwacji do 240/㎡-, co oznacza spadek o 60%.
W przypadku nowych projektów ekonomika jest jeszcze bardziej uderzająca: 10 000 ton tamy portowej wykonanej z tego materiału zwiększa początkowe koszty budowy o około 800 000 jenów, ale pozwala zaoszczędzić ponad 5 milionów jenów na kosztach konserwacji poprzez ograniczenie 8 głównych remontów. Obecnie technologia ta zaliczana jest doWytyczne dotyczące stosowania nowych materiałów w budownictwie drogowymi był promowany w 12 dużych projektach infrastruktury krajowej, stając się punktem odniesienia dla inteligentnego budownictwa.