Một công nghệ mới mang tên Bê tông tự vá – Loại vật liệu có thể tự động hồi phục những vết nứt, dần trở về trạng thái ban đầu. Nếu bạn cũng quan tâm, hãy cùng đơn vị thi công Asphalt Hà Nội T&C Việt Nam khám phá kỹ hơn trong nội dung sau nhé.
Vấn đề nan giải từ vết nứt bê tông
Mục lục
Bê tông là vật liệu xây dựng phổ biến nhất toàn cầu, song lại thường xuyên xuất hiện các vết nứt nhỏ do co ngót, biến động nhiệt hay tải trọng. Những vết nứt này tạo điều kiện cho nước, không khí và hóa chất xâm nhập, làm ăn mòn cốt thép và suy yếu kết cấu – dẫn đến nguy cơ hư hỏng nghiêm trọng hoặc sập đổ nếu không kịp xử lý.
Chi phí bảo trì công trình hiện là gánh nặng lớn: cần phát hiện chính xác vị trí hư hỏng, sau đó sửa chữa tốn kém về vật liệu và nhân công. Điều này chắc chắn là vấn đề của tất cả các vật liệu, tất cả các công trình, trong đó phổ biến là bê tông xi măng và bê tông nhựa Asphalt.
Phát minh “bê tông tự vá” ở Đại học Nebraska–Lincoln
Một bước đột phá từ nhóm nghiên cứu tại Đại học Nebraska–Lincoln (Mỹ) đã được Tuổi Trẻ Online đăng tải. Họ phát triển loại bê tông có khả năng tự vá vết nứt nhờ cơ chế vi sinh và ánh sáng, mở ra hướng đi mới cho ngành xây dựng xanh
Cơ chế hoạt động của bê tông tự phục hồi này đó là:
- Vi sinh vật cộng sinh — gồm nấm Trichoderma reesei và vi khuẩn lam như Anabaena inaequalis hoặc Nostoc punctiforme — được “bơm” sẵn vào bê tông.
- Khi vết nứt xuất hiện, không khí và ánh sáng kích hoạt vi sinh vật sản sinh canxi cacbonat (CaCO₃). Chúng lấp đầy vết nứt một cách tự động, nhanh hơn 80% so với phương pháp chỉ dùng vi khuẩn truyền thống
- Toàn bộ quá trình diễn ra gần như tự nhiên và thân thiện môi trường, không cần bổ sung dinh dưỡng như các công nghệ trước đó
Công nghệ sinh học tương tự: BioFiber và bê tông men sống
Một số nghiên cứu khác cũng bổ sung thêm các giải pháp độc đáo tương tự chức năng như loại vật liệu đã được trình bày bên trên. Công ty thi công thảm bê tông nhựa nóng tại Hà Nội T&C Việt Nam xin tổng hợp để anh em nắm được.
BioFiber (Đại học Drexel)
BioFiber là công nghệ bê tông tự phục hồi được phát triển tại Drexel University. Trong đó, sợi polymer chứa bào tử vi khuẩn dorminant được bao bởi hydrogel – khi vết nứt xuất hiện, nước kích hoạt hệ thống, vi khuẩn tạo ra CaCO₃ để tự chữa vết nứt
Living Concrete từ Texas A&M
Được nghiên cứu gần đây bởi GS. Congrui Grace Jin (Texas A&M University), bê tông này sử dụng hệ vi sinh tổng hợp lấy cảm hứng từ địa y (lichen) – kết hợp giữa nấm và tảo/vi khuẩn lam – để tự sản sinh CaCO₃ chỉ cần ánh sáng, không khí và nước
Học hỏi từ bê tông La Mã cổ đại
Một phát hiện khác ở MIT cho thấy bê tông La Mã có khả năng tự phục hồi vết nứt qua quá trình hóa học tự nhiên: khi vết hở tiếp xúc với nước, các mảnh vôi chưa phản ứng trong cấu trúc kích hoạt tạo ra CaCO₃ để vá vết nứt mà không cần can thiệp con người
Tham khảo thêm bài viết: Vì sao bê tông La Mã bền chắc tới hàng ngàn năm?
Tổng hợp các công nghệ “tự chữa lành” hiện nay:
|
Phương pháp |
Cơ chế hoạt động |
Ưu điểm |
| Vi sinh cộng sinh (Nebraska) | Nấm + vi khuẩn lam → CaCO₃ tự sinh ra trong điều kiện ánh sáng | Tự động, nhanh, tiết kiệm chi phí bảo trì |
| BioFiber (Drexel) | Bào tử vi khuẩn trong sợi & hydrogel → tạo CaCO₃ khi nứt | Tự phục hồi, hạn chế vết nứt lan rộng |
| Living Concrete (Texas A&M) | Hệ vi sinh tổng hợp tương tự địa y | Bền bỉ lâu dài, thân thiện môi trường |
| Tự phục hồi hóa học (La Mã) | Các mảnh vôi nội sinh phản ứng hóa học khi có nước | Học từ bản gốc công trình tồn tại 2000 năm |
Triển vọng ứng dụng và tác động môi trường
Nếu công nghệ bê tông tự vá được phổ cập rộng rãi, sẽ giảm mạnh chi phí bảo trì và nhân công trong ngành xây dựng. Đặc biệt, kéo dài tuổi thọ công trình hàng thập niên, thậm chí đến thế kỷ. Trong bối cảnh ngành xi măng đóng góp khoảng 8% tổng lượng CO₂ toàn cầu, các giải pháp tự phục hồi giúp giảm phát thải và tăng bền vững
Những thách thức còn tồn tại
Mặc dù có nhiều điểm tối ưu tuy nhiên là một công nghệ mới không tránh khỏi cũng có những hạn chế, là thách thức trong việc phát triển rộng rãi. Công ty cổ phần xây dựng T&C Việt Nam xin được tổng hợp một số điểm còn hạn chế của bê tông tự vá đó là:
- Chi phí cao: Các công nghệ vi sinh có thể đắt đỏ do nguyên liệu đặc thù, nhưng khả năng giảm chi phí bảo trì dài hạn là rất lớn
- Chấp nhận xã hội và pháp lý: Khả năng tồn tại vi sinh vật trong kết cấu khiến cần đánh giá kỹ các yếu tố đạo đức, pháp luật và tâm lý cộng đồng
- Tuổi thọ và hiệu quả thực tế: Cần thêm thử nghiệm thực địa để đảm bảo hiệu quả ổn định trong mọi điều kiện thời tiết và vết nứt
Kết luận
Công nghệ bê tông tự vá đang mở ra tương lai nơi các công trình xây dựng có thể tự chữa lành mà không cần sự can thiệp của con người. Dựa trên cảm hứng từ tự nhiên (vi sinh, địa y), được thúc đẩy nhờ cơ chế hóa học và vi sinh học tiên tiến – đây là bước tiến quan trọng hướng đến ngành xây dựng bền vững và xanh hơn.
