Основна технология: Механизмът за "диагностика и лечение на пукнатини" на микробни капсули
Сърцето на този интелигентен материал се крие в неговата „предварително-вградена система за биологично възстановяване“. Технически екипи капсулират специално аклиматизирани хранителни вещества Bacillus subtilis и калциев лактат в биоразградими капсули от натриев алгинат (2-3 mm в диаметър), след което ги смесват в бетон с 20-50 mmкалдъръмагрегати при 3% обемно съотношение. Паветата, като естествени високоякостни агрегати (якост на натиск по-голяма или равна на 120MPa), осигуряват основната механична опора на бетона; микробните капсули, като "спящи ремонтни войници", се разпределят равномерно в агрегатните празнини.
Когато бетонът образува пукнатини (широчина по-малка или равна на 0,5 mm) поради натоварване или температурни промени, дъждовна вода или вода за поддръжка прониква в пукнатините и предизвиква разграждане на капсулата, освобождавайки Bacillus subtilis и калциев лактат. С влага и кислород бактериите бързо се възпроизвеждат и метаболизират, за да произведат калциев карбонат (калцит), образувайки кристален запълващ слой в пукнатината в рамките на 3-7 дни. Този биоминерализиран продукт, с якост на натиск от 35MPa, съответства на якостта на основния бетон, постигайки "автономно затваряне на пукнатини". Лабораторните данни показват, че системата постига 100% степен на ремонт за микропукнатини (ширина 0,1-0,3 mm) и над 90% за пукнатини 0,3-0,5 mm.
Инженерно валидиране: Практиката за „самолечение“-на Qingdao Cross-Sea Bridge
Проектът за поддръжка на Qingdao Jiaozhou Bay Cross-Sea Bridge отбеляза първото широкомащабно-прилагане на тази технология. Този 36,48-километров напречен-морски проект с традиционни бетонни участъци разви 237 видими пукнатини след 10 години експлоатация поради ерозия от морска вода и натоварване на превозни средства, което изисква над 20 милиона юана годишно за ръчни ремонти. През 2022 г. секциите на подходния му мост бяха реновирани с-самовъзстановяващ се калдъръмен бетон, покриващ 12 000㎡.
Данните от мониторинга след -ремонта показват: след 2 години тестове за приливи и температури в обновения участък се появиха само 19 нови пукнатини, 17 от които (89%) се само-заздравиха в рамките на един месец, постигайки общ процент на ремонт на пукнатини от 92%. Тестовете за структурна носеща способност показват, че модулът на еластичност на ремонтирания бетон се възстановява до 95% от първоначалното си състояние, далеч надвишавайки степента на възстановяване от 80% на традиционните ремонтни материали. Въз основа на тази тенденция се предвижда продължителността на живота на мостовата секция да се удължи от проектираните 50 години до 100 години, без необходимост от широкомащабни-ръчни ремонти през целия живот.
Сравнение на разходите: Икономическа революция от гледна точка на целия-жизнен цикъл
Въпреки че самовъзстановяващият се калдъръмен бетон струва с 15% повече от обикновения калдъръмен бетон (приблизително 480 йени/m³ срещу 417 йени/м³), предимството в разходите за целия му-жизнен цикъл е значително. Вземайки Qingdao Cross-Sea Bridge като пример, традиционните бетонни секции изискват мащабни-ремонти на пукнатини на всеки 10 години, като кумулативните разходи за поддръжка достигат 600 йени/㎡; със самовъзстановяващите се материали са необходими само 3 основни операции по поддръжка за 100 години, което намалява разходите за поддръжка до ¥240/㎡-60% намаление.
За нови проекти икономията е още по-впечатляваща: 10 000-тонен пристанищен язовир, използващ този материал, увеличава първоначалните разходи за строителство с приблизително 800 000 йени, но спестява над 5 милиона йени разходи за поддръжка чрез намаляване на 8 основни ремонта. В момента технологията е включена вНасоки за приложение на нови материали в пътното инженерствои е популяризиран в 12 големи вътрешни инфраструктурни проекта, превръщайки се в еталон за интелигентно строителство.