Bê tông có khả năng tự liền các vết nứt đã sẵn sàn

Bê tông có khả năng tự liền các vết nứt đã sẵn sàng được thử nghiệm trên thực tế,
theo các chuyên gia của Đại học Kỹ thuật Delft (Hà Lan).

Bê tông tự vá
Nhóm nghiên cứu Hà Lan cho hay bê tông tự vá chứa vi khuẩn sản sinh đá vôi có khả
năng tự hàn gắn cấu trúc dưới tác động của nước mưa.
Là công trình của nhà vi trùng học Henk Jonkers và kỹ sư công trình chuyên về bê tông
Eric Schlangen, vật liệu mới có thể giúp tăng cường tuổi thọ của bê tông, với chi phí hợp
lý.
Trong quá trình bê tông rắn lại, những vết nứt cực nhỏ sẽ xuất hiện nhưng không trực tiếp
khiến toàn bộ khối vật liệu yếu đi. Tuy nhiên qua thời gian, nước có thể len vào những kẽ
nứt và làm xói mòn bê tông từ bên trong.
Nhằm cải thiện thời gian sử dụng bê tông, các chuyên gia cho rằng phải tìm cách để
những

vết

nứt

nhỏ

này

tự

vá,

theo

BBC.

Bào tử vi khuẩn và chất dinh dưỡng được cấy vào bê tông trong quá trình trộn, nhưng
chúng sẽ không hoạt động cho đến khi nước mưa len vào kẽ nứt và kích hoạt quá trình
sản sinh đá vôi, vá liền các vết nứt này.

Bê tông tự làm lành vết nứt


Cập nhật lúc 08h13' ngày 17/07
Loại vật liệu mới có khả năng tự sửa chữa các vết nứt nhỏ và lỗ hổng nay không còn
là điều quá xa xôi đối với các nhà nghiên cứu khoa học xây dựng.
Xây dựng dân dụng: Bê tông nay có thể tự chữa lành các tổn thương do thời tiết gây ra.
Một loại vật liệu xây dựng mới có khả năng tự sửa chữa các vết nứt nhỏ và lỗ hổng,
không còn nằm ngoài tầm với đối với các nhà nghiên cứu khoa học trong xây dựng.
Bê tông là một loại vật liệu chủ chốt hữu dụng trong ngành xây dựng, nhưng nó lại có
một số nhược điểm so với các loại vật liệu khác, nhất là so với đá xây dựng về khả năng
năng chống chọi với thời tiết. Muối và băng tuyết thường xuyên là nguyên nhân gây ra
vết nứt nhỏ và các lỗ hổng, làm cho cấu trúc bê tông dễ bị tổn thương bởi sự thâm nhập
của nước. Vì vậy hậu quả là sự tốn kém kinh phí và công sức cho việc sửa chữa và nâng
cấp cấu trúc bê tông.

Bê tông có thể tự chữa lành các “tổn thương” do thời tiết gây ra. (Ảnh minh họa: Alamy)
Việc bê tông tự lành không phải là một ý tưởng mới. Từ năm 2009, nhóm nghiên cứu Đại
học Công nghệ Delft, Hà Lan cho thấy sự khả thi của việc kết hợp một số vi khuẩn đặc
biệt có khả năng tiết ra hoá chất để hàn gắn các vết nứt vào bê tông trước khi đổ. Các loại
vi khuẩn này giữ cho cấu tạo bê tông khoẻ hơn, nhưng chúng chỉ phát huy tác dụng khi
còn sống. Nhưng các thử nghiệm khi đó cho thấy vi khuẩn chỉ tồn tại trong vòng không
quá một năm.
Tiến sĩ Chan-Moon Chung, Đại học Yonsei Hàn Quốc cũng là một trong những nhà khoa

học nuôi hy vọng tạo ra một thứ vật liệu có thể tự làm lành. Thay vì tiếp cận với nghiên
cứu sinh học, tiến sĩ Chung dùng phương pháp nghiên cứu hoá học.
Ông và các đồng nghiệp phát hiện ra rằng, khi hai chất được gọi làmethacryloxypropylterminated polydemetylsiloxan và benzoin isobutyl ête trộn lẫn với nhau, cùng với sự
hiện diện của ánh sáng mặt trời, chúng sẽ chuyển hoá thành một loại polyme chống thấm
nước, dễ dàng kết dính với bê tông. Bài toán khó là làm sao để bảo toàn cho tới khi cần
đến để giải phóng loại hoá chất đó. Giải pháp đưa ra là đặt một loại nhựa chữa lành vào
trong những viên nang siêu nhỏ làm bằng urê và formaldehyde. Chúng giữ cho hỗn hợp
hoá chất an toàn và vỡ ra khi bê tông bị nứt, giải phóng hỗn hợp.
Để làm viên nang, nhóm nghiên cứu trộn và khuấy dung dịch gồm nước, urê, amoni
clorua và một dẫn xuất benzen được gọi là resorcinol. Sau đó, nhóm nghiên cứu trộn
thêm methacryloxypropyl-terminated polydemetylsiloxan, benzoin isobutyl ête và
formaldehyde, rồi nấu chín hỗn hợp ở nhiệt độ 55 độ C trong vòng bốn tiếng rưỡi. Nếu
quá trình này thành công, viên nang tạo ra sẽ có chứa hai hoá chất làm lành bê tông như
mong muốn.
Để triển khai sử dụng các viên nang, tiến sĩ Chung trộn thêm với loại polyme mỏng, phun
hỗn hợp này lên vài khối bê tông mẫu và để cho lớp màng này đông cứng lại. Sau đó, ông
lần lượt đập vỡ từng khối bê tông và để chúng trong điều kiện ánh nắng mặt trời trong
bốn giờ, với hy vọng rằng các vết nứt trong bê tông sẽ làm vỡ màng polyme có chứa các
viên nang, giải phóng hoá chất bên trong. Sau khi tiếp xúc với ánh mặt trời, sẽ tạo nên
một lớp chống thấm nước. Sau đó ông đem ngâm các khối bê tông trong nước, và thực tế
đã chứng minh quá trình hoá học xảy ra thành công.
24 giờ sau, ông Chung đem đo và cân nặng lượng nước ngậm trong các khối bê tông. Kết
quả là bê tông bình thước chứa 11,3g nước; bê tông có các viên nang ngậm 3,9g nước,
nhưng ấn tượng là loại bê tông được tráng thêm lớp polyme chứa các viên nang chỉ hấp
thụ 0,4g nước. Vậy là nguyện vọng và nỗ lực của tiến sĩ Chung được đền đáp, các khối bê
tông đã tự làm lành vết nứt.
Giáo sư vi sinh vật Henk Jonkers tại Đại học công nghệ Delft, Hà Lan vừa phát minh ra
một loại bê tông có khả năng tự chữa lành các vết nứt nhờ vi khuẩn. Theo đó, các loại vi
khuẩn sẽ được "đóng gói" cùng thức ăn và trộn sẵn vào bê tông trong quá trình xây dựng.
Khi vết nứt xuất hiện, vi khuẩn sẽ thức dậy, ăn và thải ra một chất kết dính để vá các vết

nứt. Jonkers cho rằng cách làm này sẽ giúp tuổi thọ của các công trình cao hơn nhiều thập
kỷ so với bình thường.
Bê tông đã được con người sử dụng từ hàng nghìn năm qua như một loại vật liệu xây
dựng chủ yếu và từ đó đến nay, các nhà nghiên cứu luôn tìm cách giúp bê tông bền hơn
nhằm nâng cao tuổi thọ của công trình. Tuy nhiên, vẫn còn một vấn đề cố hữu mà chưa
có biện pháp giải quyết cụ thể: các vết nứt sau thời gian sử dụng. Có nhiều nguyên nhân
dẫn tới các vết nứt trong kết cấu bê tông, thường là do áp lực khi phải "mang vác" tải
trọng quá lớn và xung động trong quá trình sử dụng. Một số lực tác động từ thiên nhiên
cũng là một trong những nguyên nhân khiến cho bê tông bị nứt ra. Dù sau đi nữa, đây
thật sự là một yếu tố dẫn khiến cho độ an toàn của công trình xây dựng bị sụt giảm


nghiêm trọng (ở trong một tòa nhà bị nứt thì không khỏi lo lắng nó có thể sập bất kỳ lúc
nào!)
Và trong khi người ta chưa thể tìm được cách khắc phục triệt để căng nguyên của những
vết nứt, giáo sư sinh vật Jonkers đã đề xuất loại một loại bê tông có thể tự "hàn gắn" các
vết nứt chỉ nhờ vào vi khuẩn và nước mưa. Cụ thể, những loại vi
khuẩn Bacillus và/hoặc Sporosarcina sẽ được cho ngủ đông và đóng gói trong những hạt
rất nhỏ, tương tự như bột trắng, mịn và bổ sung vào kết cấu bê tông trong quá trình xây
dựng. Chúng sẽ được đóng gói cùng với thức ăn là canxi lactat.
Khi các vết nứt xuất hiện trên kết cấu công trình, những viên siêu nhỏ sẽ vỡ ra, nước xâm
nhập vào và vi khuẩn bị đánh thức. Khi đó chúng bắt đầu "ăn thức ăn" đã dự trữ sẵn. Kết
quả là chúng sẽ thải ra hợp chất đá vôi cứng, lấp vào các vết nứt và ngăn chặn nước tiếp
cận phá hủy cấu trúc công trình (nước có thể khiến bộ khung sắt thép bị gỉ sét). Theo giáo
sư Jonkers, phần lớn các công trình có tuổi thọ vào khoảng 20-30 năm thì chủng vi khuẩn
này có thể ngủ yên trong 200 năm mà không cần thức ăn. Do đó, cách làm này có thể kéo
dài tuổi thọ của công trình xây dựng thêm nhiều thập kỷ so với bình thường.
Một nhóm nghiên cứu khác đến từ Anh Quốc cũng đề xuất cách làm tương tự, nghĩa là
dùng vi khuẩn như một loại keo hoặc thạch cao để hàn các vết nứt của bê tông. Tuy
nhiên, cách làm của giáo sư Jonkers là tích hợp sẵn vào cấu trúc công trình và việc hàn

gắn sẽ diễn ra tự động. Hiện tại, ông và nhóm đang dùng phương pháp này để xây dựng
một trạm cứu hộ chữa bệnh ngoài đời thật. Qua thử nghiệm, tòa nhà đã có thể tự chữa
lành các vết nứt một cách nhanh chóng khi vết nứt xuất hiện. Giáo sư Jonkers hy vọng
rằng cách làm của ông có thể được áp dụng rộng rãi, tạo nên những công trình bền vững
với thời gian bằng bê tông sinh học, có thể tự chữa lành mà không cần sự can thiệp của
con người.


Thêm một số hình ảnh và video mô tả loại bê tông tự chữa lành bằng vi khuẩn

Vi khuẩn ngủ đông sẽ được "đóng gói" cùng thức ăn của nó và trộn sẵn vào bê tông khi
quá trình xây dựng

Hình ảnh trong thử nghiệm, vết nứt xuất hiện trên cấu trúc bê tông

Đây là vết nứt sau 28 ngày

Và sau 56 ngày, việc hàn gắn cơ bản đã hoàn thành

Vi khuẩn có thể ngủ đông suốt 200 năm mà không cần thức ăn, khi vết nứt xuất hiện thì
nó cũng được đánh thức để hoạt động

2 loại vi khuẩn được sử dụng là Bacillus và/hoặc Sporosarcina với khả năng tồn tại trong
nhiều năm mà không cần nước và oxy.
Từ bacillus nhằm miêu tả hình dáng của một nhóm vi khuẩn khi được quan sát dưới kính
hiển vi. Nó xuất phát từ tiếng Latin có nghĩa là hình que. Do đó, một số nơi gọi là khuẩn
que hoặc trực khuẩn.
Tuy nhiên, Bacillus là tên của một chi gồm các vi khuẩn hình que, Gam dương, hiếu
khí thuộc về họBacillaceae trong Firmicutes.
Trực khuẩn có ở mọi nơi trong tự nhiên và khi điều kiện sống gay go, chúng có khả năng

tạo ra bào tử gần như hình cầu, để tồn tại trong trạng thái "ngủ đông" trong thời gian dài.
Loại sinh vật này có cực kỳ nhiều loài khác nhau, trong đó đa số là vô hại.
Hai loài được xem là quan trọng về mặt y học là Bacillus anthracis (gây ra anthrax)
và Bacillus cereus (có thể gây ra một dạng bệnh từ thực phẩm tương tự Staphylococcus).
Hai loài nổi tiếng làm hỏng thức ăn là Bacillus subtilis và Bacillus coagulans. B.
subtilis là mộtsinh vật hiếu khí sống ký sinh có bào tử có thể sống sót trong độ nóng cùng
cực thường thấy khi nấu ăn. Nó chính là tác nhân làm cho bánh mì hư. B. coagulans có


thể phát triến đến tận mức pH 4.2 và gây ra vị chua nặng ở thức ăn đóng hộp bị ôi (bao
gồm cả các thức ăn có tính acid mà bình thường có thể khống chế sự phát triển của đa số
vi khuẩn ở mức thấp nhất). Ấu trùng Paenibacillus gây ra các chứng bệnh của ong
mật ở ong mật.
Bacillus là vi khuẩn gam dương tính và catalase dương tính, sử dụng khí oxy làm chất
nhận electron khi trao đổi khí trong quá trình trao đổi chất. Qua kính hiển vi Bacillus đơn
lẻ có hình dạng giống những chiếc que, phần lớn những chiếc que này có bào tử
tronghình oval có khuynh hướng phình ra ở một đầu. Thường thì người ta quan sát thấy
tập đoàn của giống sinh vật này rất rộng lớn, có hình dạng bất định và đang phát triển lan
rộng.
Có một cách dễ dàng để cô lập một loại trực khuẩn nào đó là cho đất tốt vào trong ống
nghiệm cùng với nước, lắc đều, cho vàomannitol salts agar đã tan, và giữ ở nhiệt độ
trong phòng ít nhất một ngày.