Основна технологія: механізм «діагностики та лікування тріщин» мікробних капсул
Серцем цього розумного матеріалу є його «попередньо-вбудована система біологічного відновлення». Технічні команди інкапсулюють спеціально акліматизовані поживні речовини Bacillus subtilis і лактат кальцію в біорозкладні капсули альгінату натрію (діаметром 2-3 мм), потім змішують їх з бетоном 20-50 мм.бруківканаповнювачі в об'ємному співвідношенні 3%. Бруківка, як природний високо{2}}заповнювач (міцність на стиск більше або дорівнює 120 МПа), забезпечує основну механічну підтримку бетону; мікробні капсули, як «сплячі ремонтні солдати», рівномірно розподіляються в щілинах агрегатів.
Коли в бетоні з’являються тріщини (шириною менше або дорівнює 0,5 мм) через навантаження або зміни температури, дощова або технічна вода просочується в тріщини та викликає деградацію капсули, вивільняючи Bacillus subtilis і лактат кальцію. За допомогою вологи та кисню бактерії швидко розмножуються та метаболізуються, утворюючи карбонат кальцію (кальцит), утворюючи кристалічний шар заповнення в тріщині протягом 3-7 днів. Цей біомінералізований продукт з міцністю на стиск 35 МПа відповідає міцності основного бетону, досягаючи «автономного закриття тріщин». Лабораторні дані показують, що система досягає 100% відсотка ремонту для мікротріщин (0,1-0,3 мм завширшки) і понад 90% для 0,3-0,5 мм тріщин.
Інженерна перевірка: практика «само-відновлення» Qingdao Cross-Sea Bridge
Проект технічного обслуговування Qingdao Jiaozhou Bay Cross-Sea Bridge ознаменував перше широкомасштабне-застосування цієї технології. У цьому 36,48-кілометровому морському проекті з традиційними бетонними секціями через 10 років експлуатації через ерозію морською водою та навантаження транспортних засобів утворилося 237 видимих тріщин, що вимагало понад 20 мільйонів юанів щорічно для ручного ремонту. У 2022 році секції під’їзного мосту було відремонтовано з використанням самовідновлюваного бруківки, площею 12 000 м².
Дані-моніторингу після реконструкції показують: після 2 років випробувань на припливи та температуру на відремонтованій секції утворилося лише 19 нових тріщин, 17 із яких (89%) само-загоїлися протягом місяця, досягнувши загального рівня ремонту тріщин у 92%. Випробування несучої здатності конструкції показали, що модуль пружності відремонтованого бетону відновився до 95% початкового стану, що значно перевищує 80% відновлення традиційних ремонтних матеріалів. Виходячи з цієї тенденції, прогнозується, що термін служби секції мосту збільшиться з проектних 50 років до 100 років, без необхідності масштабного-ручного ремонту протягом усього терміну служби.
Порівняння витрат: економічна революція з точки зору повного-життєвого циклу
Незважаючи на те, що самовідновлюваний бруківковий бетон коштує на 15% дорожче, ніж звичайний бруківковий бетон (приблизно 480 ієн/м³ проти 417 ієн/м³), його перевага повного-життєвого циклу є значною. Візьмемо як приклад міст Циндао Хрос-Сі. Традиційні бетонні секції вимагають масштабного-ремонту тріщин кожні 10 років, а загальні витрати на технічне обслуговування сягають 600 ієн/㎡; завдяки -матеріалам, що самовідновлюються, протягом 100 років потрібні лише 3 основні операції з обслуговування, що зменшує витрати на технічне обслуговування до ¥240/㎡-зниження на 60%.
Для нових проектів економічні показники ще вражаючі: 10 000-тонна портова гребля з використанням цього матеріалу збільшує початкові витрати на будівництво приблизно на 800 000 ієн, але економить понад 5 мільйонів ієн на витратах на технічне обслуговування завдяки скороченню 8 капітальних ремонтів. В даний час технологія включена вРекомендації щодо застосування нових матеріалів у дорожній техніціі був просуваний у 12 великих вітчизняних інфраструктурних проектах, ставши еталоном для інтелектуального будівництва.