Nguyên lý hoạt động của bê tông tự phục hồi

Bê tông tự phục hồi (Self-healing concrete) là một loại vật liệu xây dựng thông minh có khả năng tự sửa chữa các vết nứt nhỏ mà không cần can thiệp thủ công, giúp kéo dài tuổi thọ công trình và giảm chi phí bảo trì. Đây là một trong những xu hướng nổi bật trong lĩnh vực vật liệu xây dựng công nghệ cao, đặc biệt phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững và tiết kiệm chi phí.

Bê tông tự phục hồi là một trong những xu hướng nổi bật trong lĩnh vực vật liệu xây dựng công nghệ cao

Cũng cần phải nói rằng bê tông là một dạng vật liệu tuyệt vời, khả năng chịu nén và chịu uốn rất tốt. Tuy nhiên, bê tông lại là loại vật liệu nhiều ”lỗ rỗng”, điều đó có nghĩa, nước có thể theo thời gian xâm nhập và gây tổn hại đến cấu trúc của kết cấu bê tông. Nứt, bong… là những hậu quả điển hình của kết cấu bê tông.

Những đoạn gãy nứt của kết cấu bê tông thường mai lại những hiểm họa rình rập cho công trình, cũng như đối tượng sử dụng trực tiếp công trình đó!

Tuy nhiên những nghiên cứu gần đây của một nhóm nhà khoa học Hà Lan đã mở ra viễn cảnh kéo dài “tuổi thọ” của vật liệu phổ biến này bằng cách đưa các bào tử vi khuẩn vào trong bê tông để vá các vết nứt khi nước tràn qua. Loại bê tông mới này đã bắt đầu được sử dụng trong các dự án thực tế, bao gồm một bể chứa nước tự phục hồi ở Hà Lan.

Nguyên lý hoạt động

Có 3 cơ chế phổ biến giúp bê tông tự phục hồi:

    Phản ứng hóa học tự nhiên: khi nước thấm vào vết nứt, các hạt canxi chưa phản ứng (CaO, Ca(OH)₂) sẽ tạo kết tủa CaCO₃, bịt kín vết nứt. Đây là dạng “tự phục hồi thụ động”.

    Vi sinh vật (bacteria-based): sử dụng vi khuẩn Bacillus sp. kèm chất dinh dưỡng (canxi lactat). Khi vết nứt xuất hiện, nước thấm vào sẽ kích hoạt vi khuẩn tạo ra CaCO₃.

    Viên nang vi mô (microcapsules): các hạt nhỏ chứa chất keo hoặc silica được trộn sẵn trong bê tông. Khi có vết nứt, viên nang vỡ ra và chất keo trám kín vết nứt.

Ưu điểm vượt trội

    Tăng tuổi thọ công trình: giảm rủi ro thấm nước, ăn mòn cốt thép.

    Tiết kiệm chi phí bảo trì: đặc biệt trong hạ tầng khó tiếp cận như cầu, hầm, đập nước.

    Giảm phát thải carbon: nhờ giảm nhu cầu sửa chữa và tái thi công.

Ứng dụng điển hình

    Cầu, đường và hạ tầng giao thông: những nơi chịu nhiều rung động, thời tiết khắc nghiệt.

    Tòa nhà cao tầng, nhà máy công nghiệp: yêu cầu tuổi thọ cao, ít gián đoạn bảo trì.

    Hạ tầng dưới nước và ngầm: hầm metro, cống thoát nước, đập thủy điện.

Một số sản phẩm nổi bật

    Basilisk (Hà Lan): phát triển dòng bê tông tự phục hồi bằng vi khuẩn.

    ECOncrete (Israel): kết hợp công nghệ sinh học trong vật liệu bê tông biển.

    Healing Agent Capsules (châu Âu): viên nang polymer tự làm kín vết nứt.
 

Nguồn: VLXD.org