Передовой строительный материал, называемый самовосстанавливающимся фотосинтетическим бетоном, сочетает в себе биологию и материаловедение. Вводя в бетон специальные микроорганизмы и фотосинтетические компоненты, материал способен самозаживлять трещины и улучшать качество воздуха. Цель этой технологии — продлить срок службы строительных конструкций и предложить новые идеи для устойчивого городского строительства. Однако его практическое применение по-прежнему сталкивается со многими техническими и финансовыми проблемами.
Как работает самовосстанавливающийся фотосинтетический бетон?
Существует такой вид бетона, ядром которого являются завернутые внутри микробные споры и источники питательных веществ. Когда в напряженном бетоне образуются крошечные трещины, вода и водяной пар проникают внутрь, что вызывает пробуждение микробных спор. Эти микробные споры начинают метаболизировать внедренные питательные вещества и производить карбонат кальция и другие осадки, медленно завершая процесс заполнения и герметизации трещин, чтобы они не могли расширяться дальше.
В то же время помещенные в материал фотосинтезирующие микроорганизмы или микроводоросли могут осуществлять фотосинтез под воздействием солнечного света и влаги. Этот процесс может не только поглощать углекислый газ из атмосферы, но и производить кислород, что теоретически улучшит местную микросреду. Его механизм восстановления по существу преобразует биологические метаболические процессы в физическое восстановление материальных структур.
Чем самовосстанавливающийся бетон отличается от традиционного бетона
Традиционный бетон – хрупкий материал. Как только появляются трещины, они начинают распространяться, что в конечном итоге приводит к коррозии стальных стержней и разрушению конструкции, что делает затраты на техническое обслуживание очень высокими. Самовосстанавливающийся фотосинтетический бетон обладает «умными» свойствами реагирования, которые автономно распознают повреждения и инициируют процессы восстановления, изменяя традиционную роль бетона как пассивного материала.
Ключевым отличием является состав материала, с одной стороны, и его жизненный цикл, с другой. Характеристики традиционных материалов со временем ухудшаются. Однако целью этого нового материала является восстановление работоспособности при наличии определенных повреждений. Он не только добавляет в формулу биологические ингредиенты, но и его производственный процесс, звенья технического обслуживания и даже виды отказов требуют новой стандартной системы оценки, что поднимает новые темы для всей строительной отрасли.
Как фотосинтетические ингредиенты могут улучшить городскую среду
Прямая цель — использовать фотосинтетические компоненты и фиксировать углекислый газ с помощью биологических процессов. Если этот материал нанести на большую площадь поверхности здания, теоретически он может образовывать дисперсные «поглотители углерода», что поможет смягчить эффект городского острова тепла, а также может обеспечить технический путь для достижения углеродной нейтральности.
Помимо секвестрации углерода, некоторые фотосинтезирующие микроорганизмы могут также поглощать следовые количества вредных веществ из воздуха во время своих метаболических процессов. Эффект, производимый одним куском материала, крайне мал и несущественен. Однако если применить эту ситуацию ко всему фасаду здания или мощеной территории городской площади, то совокупный эффект достоин всеобщего внимания. Он представляет собой концептуальный сдвиг, который превращает здания из источников энергии и загрязнения в очистители окружающей среды.
Насколько надежна долговечность самовосстанавливающегося бетона?
Его долговечность сталкивается с двойными проблемами. Во-первых, это долгосрочное выживание биологически активных компонентов. Ключевым техническим узким местом является вопрос о том, смогут ли микробные споры сохранять активность в течение десятилетий в высокощелочной среде бетона. Экстремальные температуры и циклы замораживания-оттаивания также могут привести к потере активности биологических компонентов. В результате функция самовосстановления становится неэффективной.
Во-вторых, существует ограничение эффекта восстановления. Современная технология в основном нацелена на трещины микронного уровня и не имеет решения для более крупных структурных трещин. Более того, процесс ремонта требует воздействия влаги и не может проводиться в сухой среде. Каждый ремонт потребляет внутренние питательные вещества. Его ремонтопригодность имеет верхний предел количества раз и не является вечным двигателем. Это определяет, что его можно использовать только в качестве дополнительного средства для традиционного расчета долговечности.
Насколько дорого производить и применять этот материал?
Коммерческое применение затруднено, и в настоящее время самым большим препятствием является стоимость. Выращивание микроорганизмов требует сложных процессов. Технология защиты упаковки должна строго контролироваться. Обеспечение его выживаемости во время процессов смешивания и розлива также требует сложных процессов и строгого контроля. В результате стоимость его сырья намного выше, чем у обычного бетона, которая может быть в несколько раз, а то и в десять раз выше.
Что касается затрат на применение, строительная бригада предъявляет особые требования к обучению, а также могут предъявляться особые требования к условиям обслуживания. Предоставляйте глобальные услуги по закупкам слабых текущих интеллектуальных продуктов! Кроме того, инвесторы сталкиваются с проблемой, как количественно оценить долгосрочные выгоды от обслуживания и отразить эту выгоду в стоимости проекта. Если здание не расположено в чрезвычайно важном или чрезвычайно сложном в обслуживании месте, его высокие первоначальные инвестиции будет трудно принять рынку!
Каковы будущие перспективы развития самовосстанавливающегося фотосинтетического бетона?
В краткосрочной перспективе его, скорее всего, сначала будут использовать для специальных проектов с чрезвычайно высокими требованиями к гидроизоляции и защите от просачивания, таких как подземные сооружения и гидротехнические сооружения, или для реставрации исторических зданий. В таких областях легче оправдать его высокую стоимость. Направления исследований также будут сосредоточены на повышении эффективности ремонта, снижении стоимости биологических ингредиентов и разработке более совершенных технологий упаковки.
С точки зрения долгосрочного развития это представляет собой важную тенденцию в эволюции строительных материалов в сторону разумности, жизни и экологичности. Возможным прорывом в будущем станет объединение функции самовосстановления с другими интеллектуальными датчиками для создания «живых» строительных материалов, которые смогут по-настоящему чувствовать окружающую среду и обладать способностью к саморегулированию. Однако это требует глубокой интеграции материаловедения, микробиологии, структурной инженерии и других дисциплин, а также постоянных инвестиций.
По вашему мнению, если технология самовосстанавливающегося фотосинтетического бетона должна быть широко популяризирована, в первую очередь необходимо решить основные вопросы: контроль затрат, можно ли гарантировать надежность ремонтного эффекта или установление отраслевых стандартов и спецификаций? Добро пожаловать, чтобы поделиться своим мнением в области комментариев. Если вы чувствуете, что эта статья вас вдохновила, пожалуйста, поставьте ей лайк и поддержите.
Добавить комментарий