适用于高湿度和地震活动地区的自修复混凝土
科学家们在制备普通混凝土时,用水泥石孔中存活的细菌Bacillus cohnii的水浓缩物代替了普通水。将固化后的混凝土进行压缩测试,直到其开裂,然后研究人员观察到细菌如何修复缝隙,恢复混凝土的强度。远东联邦大学(FEFU)理工学院的工程师与来自俄罗斯、印度和沙特阿拉伯的同事一起,在《可持续发展》杂志上报道了这一适用于高湿度和地震活动地区的自修复混凝土的成果。
在实验过程中,细菌在获得氧气和水分时被激活,这发生在混凝土在设置的压力下开裂之后。被 “唤醒 “的细菌在28天内完全修复了宽度为0.2至0.6毫米的裂缝。这是由于微生物释放出了一种碳酸钙(CaCO3),这是它们生活的产物,在水分的影响下结晶了。经过28天的自我修复实验混凝土板恢复了原来的抗压强度。在焕然一新的混凝土中,细菌又 “睡着了”。
混凝土仍然是世界第一大建筑材料,因为它便宜、耐用、用途广泛。然而,任何混凝土都会因为各种外在因素,包括潮湿和反复的冻融循环,时间一长就会出现裂缝,以俄罗斯远东地区为例,每年的裂缝量都在百条以上。混凝土裂缝几乎是不可逆的过程,会危及整个结构。研究团队在实验中取得的成就与国际建筑趋势一致。人们对这种具有自我诊断和自我修复能力的 “活 “材料有着迫切的需求。非常重要的是,细菌治愈了小裂缝,而这种严重的深层裂缝,在以前是不容易恢复的。由于细菌在混凝土中工作,人们可以减少或完全避免技术上复杂而昂贵的修复程序。
能够在混凝土中存活长达两百年的枯草芽孢杆菌的孢子,并且从理论上讲可以延长该结构的寿命。这比传统混凝土50-70年的使用寿命高出近4倍。
自修复混凝土对地震危险地区的建筑最有意义,在地震发生后,建筑物会出现中等规模的小裂缝,在湿度大、降雨量多的地区,混凝土中的细菌还能填充水泥石的孔隙,使其变小,混凝土结构内部的水分就会减少。
科学家们在实验室里用简单的琼脂垫和培养基培养出了枯草芽孢杆菌,迫使它们在水泥石的孔隙条件下生存,并释放出所需的 “修复 “成分。用显微镜评估裂缝愈合情况。通过电子显微镜和X射线图像研究了细菌修复生命产物的化学成分。
科学家们下一步计划开发钢筋混凝土,在不同类型细菌的帮助下进一步增强其性能。这应该可以加快材料自我修复的进程。获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

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