自己治癒コンクリート：科学者たちが建設業界を革命化する方法

概要

この記事では、世界で最も広く使用されている建設材料であるコンクリートの弱点と、科学者が自己治癒コンクリートを作成する方法を試行していることについて探求します。コンクリート形成のプロセス、クラックの原因、小さなクラックでも危険性があることについても議論します。また、自己治癒コンクリートを作成するために科学者が使用している異なる方法、自己治癒、接着剤入り繊維、細菌や菌類を使用してコンクリートの隙間を埋める鉱物を生成する方法などを調べます。これらの方法はまだ研究段階にありますが、建設業界を革命化し、コンクリートをより強靭で長持ちするものにする可能性があります。

コンクリートの弱点

コンクリートは、粗い石や砂の粒子、アグリゲートと呼ばれるものと、粘土と石灰石の粉末の混合物であるセメントと混合されます。この混合物に水を加えると、セメントがペースト状になり、アグリゲートを覆い、すぐにコンクリートを硬化させます。人々は4,000年以上にわたってさまざまなレシピを使用してセメントを製造してきましたが、コンクリート自体の寿命は驚くほど短いです。20〜30年後、コンクリートの収縮、過度の凍結と解凍、重荷など自然の過程がクラックを引き起こすことがあります。

クラックの原因と危険性

コンクリートの小さなクラックでも、鋼の補強材として使用される場合には危険です。これらのクラックは、鋼を腐食させ、壊滅的な崩壊を引き起こす水、酸素、二酸化炭素を導くことができます。橋や高速道路など、常に使用されている構造物では、これらの問題を発見することは巨大でコストのかかる課題になります。

自己治癒コンクリートの異なる方法

科学者たちは、自己治癒コンクリートを作成するために異なる方法を試行しています。一つの方法は、微小な炭酸カルシウムの結晶が形成され、水が微細なクラックに入り、コンクリートの酸化カルシウムを加水分解すると、ギャップが徐々に埋まる自己治癒です。ただし、これらの結晶は0.3ミリメートル未満のクラックしか治癒できません。

別の方法は、コンクリートの混合物に隠された接着剤を加えることです。接着剤入り繊維やチューブは、クラックが形成されると開き、粘着性のある内容物を放出してギャップを密封します。ただし、接着剤の化学物質はコンクリートとは非常に異なる振る舞いをするため、時間が経つにつれてこれらの接着剤はより悪いクラックを引き起こすことがあります。

最も有望な方法は、細菌や菌類を使用して、自己治癒に見られる炭酸カルシウムを含む鉱物を生成することです。実験的なコンクリートのブレンドには、細菌や菌類の胞子と、コンクリートの混合物に含まれる栄養素が含まれており、数百年間休眠状態になることができます。クラックが最終的に現れ、水がコンクリートに滴り込むと、胞子が発芽し、成長し、周囲の栄養スープを消費し、炭酸カルシウムが成長するための理想的な条件を作り出すようにその場所を変更します。これらの結晶は徐々にギャップを埋め、約3週間後、働き者の微生物はほぼ1ミリメートルのクラックを完全に修復することができます。クラックが封鎖されると、細菌や菌類は胞子を作り、再び休眠状態に入り、クラックが再び形成されたときに新しい自己治癒サイクルを開始する準備ができています。

自己治癒コンクリートの可能性

これらの方法はまだ研究段階にありますが、建設業界を革命化し、コンクリートをより強靭で長持ちするものにする可能性があります。自己治癒コンクリートを作成することで、年間数十億ドルの修復費用がかかる壊滅的なクラックを回避することができます。これにより、コンクリート生産の財政的および環境的コストが大幅に削減され、私たちが都市について考える方法を再考することができ、無機質なコンクリート