טכנולוגיית ליבה: מנגנון "אבחון וטיפול בסדקים" של כמוסות מיקרוביאליות
הלב של החומר החכם הזה טמון ב"מערכת התיקון הביולוגית המוטבעת- מראש שלו." צוותים טכניים עוטפים חומרי תזונה של Bacillus subtilis וסידן לקטט שהתאקלמו במיוחד בקפסולות נתרן אלגינט מתכלות (קוטר 2-3 מ"מ), ואז מערבבים אותם לבטון עם 20-50 מ"מ.אבן מרוצףמצטברים ביחס נפח של 3%. אבני מרוצף, כאגרגטים טבעיים בעלי חוזק- גבוה (חוזק לחיצה גדול או שווה ל-120MPa), מספקים את התמיכה המכנית הבסיסית של הבטון; כמוסות מיקרוביאליות, כמו "חיילי תיקון רדומים", מתפזרות באופן שווה במרווחים המצטברים.
כאשר הבטון מפתח סדקים (רוחב קטן מ-0.5 מ"מ או שווה ל-0.5 מ"מ) עקב שינויי עומס או טמפרטורה, מי גשמים או מי תחזוקה מחלחלים לתוך הסדקים ומעוררים פירוק קפסולה, משחררים את Bacillus subtilis וסידן לקטט. עם לחות וחמצן, החיידקים מתרבים במהירות ועוברים חילוף חומרים לייצור סידן פחמתי (קלציט), ויוצרים שכבת מילוי גבישית בסדק תוך 3-7 ימים. מוצר ביומינרלי זה, בעל חוזק לחיצה של 35MPa, תואם את חוזק הבטון האב, ומשיג "סגירת סדק אוטונומית". נתוני מעבדה מראים שהמערכת משיגה 100% קצב תיקון עבור סדקים מיקרו (0.1-0.3 מ"מ רוחב) ומעל 90% עבור סדקים של 0.3-0.5 מ"מ.
אימות הנדסי: תרגול ה"ריפוי עצמי-של גשר הים של צ'ינגדאו צלב-
פרויקט התחזוקה של צלב מפרץ מפרץ-גשר הים של צ'ינגדאו ג'יאוז'ו סימן את היישום הראשון בקנה מידה גדול- של טכנולוגיה זו. פרויקט ים חוצה-זה באורך 36.48 ק"מ, עם קטעי בטון מסורתיים, פיתח 237 סדקים גלויים לאחר 10 שנות שירות עקב שחיקת מי ים ועומסי כלי רכב, הדורשים למעלה מ-20 מיליון יואן בשנה עבור תיקונים ידניים. בשנת 2022, קטעי גשר הגישה שלו שופצו תוך שימוש ב{10}}בטון מרוצף אבן ריפוי עצמי, שכיסה 12,000㎡.
נתוני ניטור שלאחר-שיפוץ מראים: לאחר שנתיים של בדיקת גאות וטמפרטורה, החלק המשופץ פיתח רק 19 סדקים חדשים, מתוכם 17 (89%) (89%) נרפאו בעצמם תוך חודש, והשיג שיעור תיקון סדקים כולל של 92%. בדיקות קיבולת נשיאה מבנית הצביעו על מודול האלסטיות של הבטון המתוקן התאושש ל-95% ממצבו המקורי, עלה בהרבה על שיעור ההחלמה של 80% של חומרי תיקון מסורתיים. בהתבסס על מגמה זו, תוחלת החיים של קטע הגשר צפויה להתארך מ-50 השנים המתוכננות ל-100 שנים, ללא צורך בתיקונים ידניים בקנה מידה גדול לאורך חייו.
השוואת עלויות: מהפכה כלכלית מנקודת מבט מלאה- של מחזור חיים
למרות ש-בטון מרוצף מרוצף עצמי עולה 15% יותר מאשר בטון מרוצף רגיל (כ-480 ¥/מ"ר לעומת 417 ¥/מ"ר), היתרון המלא שלו בעלות מחזור החיים הוא משמעותי. אם ניקח לדוגמה את גשר הים של צ'ינגדאו, קטעי בטון מסורתיים דורשים תיקוני סדקים-בקנה מידה גדול כל 10 שנים, כאשר עלויות תחזוקה מצטברות מגיעות ל-¥600/㎡; עם חומרים{10}}לריפוי עצמי, יש צורך ב-3 פעולות תחזוקה בסיסיות בלבד במשך 100 שנים, מה שמפחית את עלויות התחזוקה ל-¥240/㎡-ירידה של 60%.
עבור פרויקטים חדשים, הכלכלה בולטת עוד יותר: סכר נמל של 10,000 טון המשתמש בחומר זה מגדיל את עלויות הבנייה הראשוניות בכ-800,000 ¥ אך חוסך מעל 5 מיליון ¥ בעלויות תחזוקה על ידי הפחתת 8 שיפוצים גדולים. נכון לעכשיו, הטכנולוגיה כלולה ב-הנחיות ליישום חומרים חדשים בהנדסת כבישים מהיריםוקודם ב-12 פרויקטים גדולים של תשתיות ביתיות, והפך לאמת מידה לבנייה חכמה.