این بتن خودترمیم با برهم‌کنش گاز دی‌اکسیدکربن، در ۲۴ ساعت ترک‌های خود را پر می‌کند

در بتن می‌توان ردپای زیادی از کربن یافت. فناوری‌های زیادی به خدمت گرفته می‌شوند تا کارایی بتن را تقویت کرده و باعث دوام بیشتر آن شوند تا به طور غیرمستقیم فواید زیادی برای محیط زیست داشته باشد.

یکی از این فناوری‌ها که در سال‌های اخیر مورد توجه قرار گرفته، بتن خود ترمیم شونده است که می‌تواند به طور خودکار ترک‌های خود را ترمیم کند. اکنون، دانشمندان شکل جدید و مهیجی از آن را اختراع کردند که از آنزیم درون خون انسان استفاده می‌کند.

ترک‌های ریزی که درون بتن ایجاد می‌شود؛ شاید فورا باعث از بین رفتن یکپارچگی یک سازه نشود اما با ورود آب و گسترش پارگی، مقاومت آن به شدت کاهش پیدا می‌کند و آسیب می‌بیند. ایده استفاده از بتن خودترمیم این است که وقتی هنوز ترک‌ها ریز هستند؛ با یک فرآیند مداخله‌گر بتوانیم مواد بتن را آب‌بندی کنیم و نه تنها از یک فاجعه و سقوط بزرگ، بلکه از هزینه زیاد نگهداری یا تعویض یک سازه جلوگیری کنیم.

در این زمینه، طی سال‌های گذشته، تحقیقات زیادی صورت گرفته و ایده‌ها و راه‌حل‌های گوناگونی که بعضا جالب بودند؛ مطرح گردید. در یکی از روش‌ها، از سیلیکات سدیم برای بستن ترک‌ها استفاده شده است یا در نمونه دیگری از باکتری‌های استفاده شده که چسب مخصوصی برای اتصال ترک‌ها تولید می‌کردند. در روش دیگر، از قارچ‌ها برای پر کردن ترک‌ها استفاده شده است.

خودترمیمی بتن با آنزیم درون خون انسان

حالا، دانشمندان موسسه پلی‌تکنیک Worcester یک راه‌حل ارزان‌تر و کارآمدتر ارائه دادند. این تیم تحقیقاتی سعی کردند از بدن انسان الهام بگیرند. آن‌ها یک روش مبتنی بر آنزیمی به نام کربنیک آنیدراز(CA) که در گلبول‌های قرمز خون انسان، یافت می‌شود؛ ارائه کردند. این آنزیم قادر به انتقال CO2 از سلول‌ها به جریان خون است.

این آنزیم تقریبا در طبیعت، سریع‌ترین روش انتقال گاز دی‌اکسیدکربن است. این آنزیم در بدن ما به طرز شگفت‌انگیزی سریع واکنش نشان می‌دهد و می‌تواند به عنوان مکانیزمی کارآمد برای ترمیم و تقویت سازه‌های بتونی مورد استفاده قرار بگیرد.

این تیم تحقیقاتی، قبل از مخلوط شدن مواد و ریختن آن، آنزیم CA را به پودر بتن اضافه می‌کنند. هنگامی که یک ترک کوچک در بتن ایجاد می‌شود؛ آنزیم با CO2 در هوا برهم‌کنش داشته و بلورهای کربنات کلسیم تولید می‌کند که دارای خصوصیاتی مشابه بتن است و سریعا ترک را پر می‌کند.

دانشمندان با آزمایش‌های متعددی نشان دادند که این بتن تقویت شده، می‌تواند ترک‌های خود را در مقیاس میلی‌متری ظرف ۲۴ ساعت ترمیم کند. این تیم تحقیقاتی می‌گوید این روش پیشرفت‌های چشم‌گیری نسبت به دیگر فناوری‌ها و روش‌های قبلی دارد. استفاده از باکتری‌ها برای ترمیم ترک‌های بتن بسیار گران است و ترمیم ترک‌های خیلی کوچک‌تر نیز ممکن است یک ماه به طول بکشد.

در حالی‌که مصرف گاز دی‌اکسیدکربن در سازه‌های بزرگ آن‌قدر نیست که بتواند چشم‌گیر باشد ولی باعث ماندگاری بسیار بالایی می‌شود. با این فناوری بتن خودترمیمی می‌توان عمر یک سازه را از ۲۰ سال به ۸۰ سال افزایش داد. این ماندگاری باعث کاهش مصرف زیادی کربن برای تولید بتن‌های جایگزین می‌شود.

این تحقیق در ژورنال Applied Materials Today منتشر شده است.