مقاوم‌‌سازی سازه‌‌های بتنی با استفاده از فیبر‌های زیستی

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از ساینس دیلی، محققان کالج مهندسی دانشگاه «درکسل» (Drexel) به امید تولید سازه‌های بتنی که از قابلیت خودترمیمی ترک‌هایشان برخوردار باشند به ترفندی قدیمی متوسل شده‌اند تا مقاومت بتن را افزایش دهند.

مقاوم‌سازی سازه‌های بتنی با استفاده از الیاف از دیرباز و زمانی که بنا‌ها موی اسب را با گل مخلوط می‌کردند، رایج بوده است؛ اما تیم تحقیق دانشگاه درکسل، این شیوه باستانی را با تبدیل الیاف تقویت‌کننده به یک سیستم بافت زنده ارتقا داده‌اند- سیستمی که می‌تواند با انتقال باکتری‌های التیام‌بخش بتن به محل ترک‌ها، آن‌ها را ترمیم کند.

این فیبر زیستی یک الیاف پلیمری است که در یک هیدروژل مملو از باکتری و یک پوسته محافظ و مقاوم در برابر ضربه احاطه شده است. شبکه‌ای از فیبر‌های زیستی تعبیه شده در یک سازه بتنی به افزایش دوام آن منجر می‌شود، از رشد ترک‌ها جلوگیری می‌کند و خودترمیمی را امکان‌پذیر می‌سازد.

بافت پوست انسان این کار را به طور طبیعی از طریق ساختار فیبری چندلایه‌ای انجام می‌دهد که به وسیله مایع خود ترمیم کننده‌ای به نام خون به داخل بافت تزریق شده است. الیاف زیستی ارائه‌شده از سوی تیم تحقیق دانشگاه درکسل هم با تقلید از روش مشابه از باکتری‌های سازنده سنگ برای ایجاد بتن خود ترمیم‌شونده‌ای استفاده می‌کنند که زنده است و در برابر آسیب مقاومت می‌کند.

این گروه یک سویه از باکتری با نام لاتین Lysinibacillus sphaericus را به عنوان یک عامل بیولوژیکی برای تولید فیبر شناسایی کرد. این باکتری بادوام که معمولاً در خاک یافت می‌شود، توانایی ایجاد فرآیند بیولوژیکی‌ای به نام رسوب کربنات کلسیم میکروبی را دارد که به ایجاد ماده‌ای سنگ‌مانند منجر می‌شود که بعد از خشک شدن، مانند چسب ترک‌های موجود در بتن را ترمیم می‌کند.

این باکتری می‌تواند در شرایط سخت محیطی داخل بتن در حالت خواب‌رفتگی باقی بماند و در هنگام مناسب، دوباره فعال شود.

افزایش طول عمر سازه‌های بتنی نه‌تن‌ها به نفع بخش ساختمانی است بلکه با توجه به ضرورت کاهش گاز‌های گلخانه‌ای، یک الویت است. حدود ۸ درصد کل گاز‌های گلخانه‌ای جهان از روند تولید مواد اولیه بتن ناشی می‌شود که شامل سوزاندن ترکیبی از مواد معدنی مانند سنگ آهک، خاک رس یا شیل در دمای بالای ۲ هزار درجه فارنهایت است.

تولید بتنی که عمر طولانی‌تری داشته باشد، گام بزرگی در کاهش سهم آن در گرمایش جهانی خواهد بود.