Bê tông có khả năng tự liền các vết nứt đã sẵn sàn

Nhằm cải thiện thời gian sử dụng bê tông, các chuyên gia cho rằng phải tìm cách để Bào tử vi khuẩn và chất dinh dưỡng được cấy vào bê tông trong quá trình trộn, nhưng chúng sẽ không hoạt

Bê tông có khả năng tự liền các vết nứt đã sẵn sàng được thử nghiệm trên thực tế, theo các chuyên gia của Đại học Kỹ thuật Delft (Hà Lan).

Bê tông tự vá Nhóm nghiên cứu Hà Lan cho hay bê tông tự vá chứa vi khuẩn sản sinh đá vôi có khả năng tự hàn gắn cấu trúc dưới tác động của nước mưa

Là công trình của nhà vi trùng học Henk Jonkers và kỹ sư công trình chuyên về bê tông Eric Schlangen, vật liệu mới có thể giúp tăng cường tuổi thọ của bê tông, với chi phí hợp lý

Trong quá trình bê tông rắn lại, những vết nứt cực nhỏ sẽ xuất hiện nhưng không trực tiếp khiến toàn bộ khối vật liệu yếu đi Tuy nhiên qua thời gian, nước có thể len vào những kẽ nứt và làm xói mòn bê tông từ bên trong

Nhằm cải thiện thời gian sử dụng bê tông, các chuyên gia cho rằng phải tìm cách để

Bào tử vi khuẩn và chất dinh dưỡng được cấy vào bê tông trong quá trình trộn, nhưng chúng sẽ không hoạt động cho đến khi nước mưa len vào kẽ nứt và kích hoạt quá trình sản sinh đá vôi, vá liền các vết nứt này

Cập nhật lúc 08h13' ngày 17/07

Loại vật liệu mới có khả năng tự sửa chữa các vết nứt nhỏ và lỗ hổng nay không còn

là điều quá xa xôi đối với các nhà nghiên cứu khoa học xây dựng.

Xây dựng dân dụng: Bê tông nay có thể tự chữa lành các tổn thương do thời tiết gây ra Một loại vật liệu xây dựng mới có khả năng tự sửa chữa các vết nứt nhỏ và lỗ hổng, không còn nằm ngoài tầm với đối với các nhà nghiên cứu khoa học trong xây dựng

Bê tông là một loại vật liệu chủ chốt hữu dụng trong ngành xây dựng, nhưng nó lại có một số nhược điểm so với các loại vật liệu khác, nhất là so với đá xây dựng về khả năng năng chống chọi với thời tiết Muối và băng tuyết thường xuyên là nguyên nhân gây ra vết nứt nhỏ và các lỗ hổng, làm cho cấu trúc bê tông dễ bị tổn thương bởi sự thâm nhập của nước Vì vậy hậu quả là sự tốn kém kinh phí và công sức cho việc sửa chữa và nâng cấp cấu trúc bê tông

Bê tông có thể tự chữa lành các “tổn thương” do thời tiết gây ra (Ảnh minh họa: Alamy) Việc bê tông tự lành không phải là một ý tưởng mới Từ năm 2009, nhóm nghiên cứu Đại học Công nghệ Delft, Hà Lan cho thấy sự khả thi của việc kết hợp một số vi khuẩn đặc biệt có khả năng tiết ra hoá chất để hàn gắn các vết nứt vào bê tông trước khi đổ Các loại

vi khuẩn này giữ cho cấu tạo bê tông khoẻ hơn, nhưng chúng chỉ phát huy tác dụng khi còn sống Nhưng các thử nghiệm khi đó cho thấy vi khuẩn chỉ tồn tại trong vòng không quá một năm

Tiến sĩ Chan-Moon Chung, Đại học Yonsei Hàn Quốc cũng là một trong những nhà khoa

học nuôi hy vọng tạo ra một thứ vật liệu có thể tự làm lành Thay vì tiếp cận với nghiên cứu sinh học, tiến sĩ Chung dùng phương pháp nghiên cứu hoá học

Ông và các đồng nghiệp phát hiện ra rằng, khi hai chất được gọi làmethacryloxypropyl-terminated polydemetylsiloxan và benzoin isobutyl ête trộn lẫn với nhau, cùng với sự

hiện diện của ánh sáng mặt trời, chúng sẽ chuyển hoá thành một loại polyme chống thấm nước, dễ dàng kết dính với bê tông Bài toán khó là làm sao để bảo toàn cho tới khi cần đến để giải phóng loại hoá chất đó Giải pháp đưa ra là đặt một loại nhựa chữa lành vào trong những viên nang siêu nhỏ làm bằng urê và formaldehyde Chúng giữ cho hỗn hợp hoá chất an toàn và vỡ ra khi bê tông bị nứt, giải phóng hỗn hợp

Để làm viên nang, nhóm nghiên cứu trộn và khuấy dung dịch gồm nước, urê, amoni clorua và một dẫn xuất benzen được gọi là resorcinol Sau đó, nhóm nghiên cứu trộn thêm methacryloxypropyl-terminated polydemetylsiloxan, benzoin isobutyl ête và formaldehyde, rồi nấu chín hỗn hợp ở nhiệt độ 55 độ C trong vòng bốn tiếng rưỡi Nếu quá trình này thành công, viên nang tạo ra sẽ có chứa hai hoá chất làm lành bê tông như mong muốn

Để triển khai sử dụng các viên nang, tiến sĩ Chung trộn thêm với loại polyme mỏng, phun hỗn hợp này lên vài khối bê tông mẫu và để cho lớp màng này đông cứng lại Sau đó, ông lần lượt đập vỡ từng khối bê tông và để chúng trong điều kiện ánh nắng mặt trời trong bốn giờ, với hy vọng rằng các vết nứt trong bê tông sẽ làm vỡ màng polyme có chứa các viên nang, giải phóng hoá chất bên trong Sau khi tiếp xúc với ánh mặt trời, sẽ tạo nên một lớp chống thấm nước Sau đó ông đem ngâm các khối bê tông trong nước, và thực tế

đã chứng minh quá trình hoá học xảy ra thành công

24 giờ sau, ông Chung đem đo và cân nặng lượng nước ngậm trong các khối bê tông Kết quả là bê tông bình thước chứa 11,3g nước; bê tông có các viên nang ngậm 3,9g nước, nhưng ấn tượng là loại bê tông được tráng thêm lớp polyme chứa các viên nang chỉ hấp thụ 0,4g nước Vậy là nguyện vọng và nỗ lực của tiến sĩ Chung được đền đáp, các khối bê tông đã tự làm lành vết nứt

Giáo sư vi sinh vật Henk Jonkers tại Đại học công nghệ Delft, Hà Lan vừa phát minh ra một loại bê tông có khả năng tự chữa lành các vết nứt nhờ vi khuẩn Theo đó, các loại vi khuẩn sẽ được "đóng gói" cùng thức ăn và trộn sẵn vào bê tông trong quá trình xây dựng Khi vết nứt xuất hiện, vi khuẩn sẽ thức dậy, ăn và thải ra một chất kết dính để vá các vết nứt Jonkers cho rằng cách làm này sẽ giúp tuổi thọ của các công trình cao hơn nhiều thập

kỷ so với bình thường

Bê tông đã được con người sử dụng từ hàng nghìn năm qua như một loại vật liệu xây dựng chủ yếu và từ đó đến nay, các nhà nghiên cứu luôn tìm cách giúp bê tông bền hơn nhằm nâng cao tuổi thọ của công trình Tuy nhiên, vẫn còn một vấn đề cố hữu mà chưa

có biện pháp giải quyết cụ thể: các vết nứt sau thời gian sử dụng Có nhiều nguyên nhân dẫn tới các vết nứt trong kết cấu bê tông, thường là do áp lực khi phải "mang vác" tải trọng quá lớn và xung động trong quá trình sử dụng Một số lực tác động từ thiên nhiên cũng là một trong những nguyên nhân khiến cho bê tông bị nứt ra Dù sau đi nữa, đây thật sự là một yếu tố dẫn khiến cho độ an toàn của công trình xây dựng bị sụt giảm

nghiêm trọng (ở trong một tòa nhà bị nứt thì không khỏi lo lắng nó có thể sập bất kỳ lúc nào!)

Và trong khi người ta chưa thể tìm được cách khắc phục triệt để căng nguyên của những vết nứt, giáo sư sinh vật Jonkers đã đề xuất loại một loại bê tông có thể tự "hàn gắn" các vết nứt chỉ nhờ vào vi khuẩn và nước mưa Cụ thể, những loại vi

khuẩn Bacillus và/hoặc Sporosarcina sẽ được cho ngủ đông và đóng gói trong những hạt

rất nhỏ, tương tự như bột trắng, mịn và bổ sung vào kết cấu bê tông trong quá trình xây dựng Chúng sẽ được đóng gói cùng với thức ăn là canxi lactat

Khi các vết nứt xuất hiện trên kết cấu công trình, những viên siêu nhỏ sẽ vỡ ra, nước xâm nhập vào và vi khuẩn bị đánh thức Khi đó chúng bắt đầu "ăn thức ăn" đã dự trữ sẵn Kết quả là chúng sẽ thải ra hợp chất đá vôi cứng, lấp vào các vết nứt và ngăn chặn nước tiếp cận phá hủy cấu trúc công trình (nước có thể khiến bộ khung sắt thép bị gỉ sét) Theo giáo

sư Jonkers, phần lớn các công trình có tuổi thọ vào khoảng 20-30 năm thì chủng vi khuẩn này có thể ngủ yên trong 200 năm mà không cần thức ăn Do đó, cách làm này có thể kéo dài tuổi thọ của công trình xây dựng thêm nhiều thập kỷ so với bình thường

Một nhóm nghiên cứu khác đến từ Anh Quốc cũng đề xuất cách làm tương tự, nghĩa là dùng vi khuẩn như một loại keo hoặc thạch cao để hàn các vết nứt của bê tông Tuy nhiên, cách làm của giáo sư Jonkers là tích hợp sẵn vào cấu trúc công trình và việc hàn gắn sẽ diễn ra tự động Hiện tại, ông và nhóm đang dùng phương pháp này để xây dựng một trạm cứu hộ chữa bệnh ngoài đời thật Qua thử nghiệm, tòa nhà đã có thể tự chữa lành các vết nứt một cách nhanh chóng khi vết nứt xuất hiện Giáo sư Jonkers hy vọng rằng cách làm của ông có thể được áp dụng rộng rãi, tạo nên những công trình bền vững với thời gian bằng bê tông sinh học, có thể tự chữa lành mà không cần sự can thiệp của con người

Thêm một số hình ảnh và video mô tả loại bê tông tự chữa lành bằng vi khuẩn

Vi khuẩn ngủ đông sẽ được "đóng gói" cùng thức ăn của nó và trộn sẵn vào bê tông khi

quá trình xây dựng

Hình ảnh trong thử nghiệm, vết nứt xuất hiện trên cấu trúc bê tông

Đây là vết nứt sau 28 ngày

Và sau 56 ngày, việc hàn gắn cơ bản đã hoàn thành

Vi khuẩn có thể ngủ đông suốt 200 năm mà không cần thức ăn, khi vết nứt xuất hiện thì

nó cũng được đánh thức để hoạt động

2 loại vi khuẩn được sử dụng là Bacillus và/hoặc Sporosarcina với khả năng tồn tại trong

nhiều năm mà không cần nước và oxy

Từ bacillus nhằm miêu tả hình dáng của một nhóm vi khuẩn khi được quan sát dưới kính hiển vi Nó xuất phát từ tiếng Latin có nghĩa là hình que Do đó, một số nơi gọi là khuẩn que hoặc trực khuẩn

Tuy nhiên, Bacillus là tên của một chi gồm các vi khuẩn hình que, Gam dương, hiếu

khí thuộc về họBacillaceae trong Firmicutes

Trực khuẩn có ở mọi nơi trong tự nhiên và khi điều kiện sống gay go, chúng có khả năng tạo ra bào tử gần như hình cầu, để tồn tại trong trạng thái "ngủ đông" trong thời gian dài Loại sinh vật này có cực kỳ nhiều loài khác nhau, trong đó đa số là vô hại

Hai loài được xem là quan trọng về mặt y học là Bacillus anthracis (gây ra anthrax)

và Bacillus cereus (có thể gây ra một dạng bệnh từ thực phẩm tương tự Staphylococcus) Hai loài nổi tiếng làm hỏng thức ăn là Bacillus subtilis và Bacillus coagulans B

subtilis là mộtsinh vật hiếu khí sống ký sinh có bào tử có thể sống sót trong độ nóng cùng

cực thường thấy khi nấu ăn Nó chính là tác nhân làm cho bánh mì hư B coagulans có

thể phát triến đến tận mức pH 4.2 và gây ra vị chua nặng ở thức ăn đóng hộp bị ôi (bao gồm cả các thức ăn có tính acid mà bình thường có thể khống chế sự phát triển của đa số

vi khuẩn ở mức thấp nhất) Ấu trùng Paenibacillus gây ra các chứng bệnh của ong

mật ở ong mật

Bacillus là vi khuẩn gam dương tính và catalase dương tính, sử dụng khí oxy làm chất

nhận electron khi trao đổi khí trong quá trình trao đổi chất Qua kính hiển vi Bacillus đơn

lẻ có hình dạng giống những chiếc que, phần lớn những chiếc que này có bào tử

tronghình oval có khuynh hướng phình ra ở một đầu Thường thì người ta quan sát thấy tập đoàn của giống sinh vật này rất rộng lớn, có hình dạng bất định và đang phát triển lan rộng

Có một cách dễ dàng để cô lập một loại trực khuẩn nào đó là cho đất tốt vào trong ống

nghiệm cùng với nước, lắc đều, cho vàomannitol salts agar đã tan, và giữ ở nhiệt độ

trong phòng ít nhất một ngày