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讓張拉索膜結構帶您了解科研中的自愈水泥
作者:管理員    發(fā)布于:2017-11-04 14:20:59    文字:【】【】【
見過皮膚被劃傷可以自愈
見過樹斷了還能再長出新枝來
可你聽說過
膜結構混凝土開裂了能自愈的么?

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科技真是改變人類啊
由混凝土制成的建筑物或者路面等結構
可以奇跡般的自我密封
并充分修復由張力引起的開裂
這種想都不敢想的技術竟然被開發(fā)了出來

這在幾年前似乎是一個烏托邦式的科技
被微生物學家亨德里克·瓊克斯Hendrik“Henk”Marius Jonkers(50)
成功發(fā)明了出來
并且即將成為現(xiàn)實
他的愿景是開發(fā)一種仿生方法
達到能夠提高混凝土抗拉強度和環(huán)保性能

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荷蘭的研究人員在Jonkers的帶領下
幾年前開始研發(fā)這項
能夠改變未來的生物混凝土
他們利用石灰石中生長的細菌可以在
混凝土結構中生存長達200年的特性
當混凝土結構發(fā)生損傷時“喚醒”這些細菌
使其能夠愈合裂縫等損傷

在歐洲
混凝土占70%的基礎設施材料用比
而Jonkers的這項突破性創(chuàng)新有望
大大降低混凝土生產(chǎn)和維護的成本
同時抑制二氧化碳排放
由于其杰出的發(fā)明
Jonkers被評選為“研究”類別的
“年度歐洲發(fā)明家獎”的決賽入圍者
歐洲專利局(EPO)于6月11日
在巴黎舉行頒獎儀式
頒發(fā)了第十屆年度獎
 
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歐洲發(fā)明家總裁
貝蒂斯蒂利(Beno?tBattistelli)表示:
“亨德里克·瓊克斯(HendrikJonkers)的
細菌混凝土延長了橋梁
街道路面和隧道的使用壽命
為開展專項生產(chǎn)提供了全新視角
這個前瞻性的創(chuàng)新是
微生物學和土木工程的成功組合
 這兩個科學
在外人看來這這簡直是兩個相距甚遠的領域
沒人能夠想到
微生物學能夠改變土木工程?!?/span>
 
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Jonkers的這項技術利用的是自然的再生屬性
研究始于荷蘭格羅寧根大學的海洋生物學研究

1999年9月Jonkers完成博士后
他開始集中精力開展細菌行為觀察工作
當時Jonkers在海洋微生物學研究所
作為馬克斯·普朗克的研究助理工作
他首先試驗了生產(chǎn)石灰石的細菌
而后生物學中對自愈章魚觸手
和一些自愈能力強大的植物的研究
創(chuàng)造出新的生物與分支為Jonkers發(fā)明靈感
之后2006年他作為細菌行為專家
在代爾夫特理工大學土木工程與地球科學學院繼續(xù)工作
Jonkers在代爾夫特的研究議程
側重于尋找天然生物自愈性質轉化
并融入造建筑材料混凝土的解決方案
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為了治愈混凝土中的裂縫
Jonkers選擇了能夠在生物學基礎上
生產(chǎn)石灰石的細菌(Bacillus pseudo fi rmus和B. cohnii)

該物質的積極副作用是:
細菌消耗氧氣
從而防止鋼筋混凝土的內部腐蝕
同時,細菌不會對人體健康構成風險
因為它們只能在混凝土內的堿性條件下生存

基于這些發(fā)現(xiàn)
Jonkers和他的研究團隊開發(fā)了
三種不同的細菌混合物:
自愈混凝土,修復砂漿和液體修復系統(tǒng)
在自愈混凝土中
施工過程中細菌可以完美融入進混凝土
同時僅在混凝土元件發(fā)生急劇損壞時
才發(fā)起修復砂漿和液體系統(tǒng)

自愈混凝土是三種變體中最復雜的
細菌孢子被包封在二至四毫米寬的粘土顆粒中
并加入到具有隔離能力的氮
磷和營養(yǎng)劑的水泥混合物中
這種創(chuàng)新的方法確保細菌在混凝土中
能夠保持長達200年的休眠狀態(tài)
只有當水滲入裂縫時細菌
與水分接觸時才會出發(fā)修復能力
而非在混合水泥的過程中
該變體非常適合使用在
暴露于風化的混凝土結構中
以及難以進入維修的結構部分
因此,有了這種細菌的混凝土結構
可以消除昂貴且復雜的手動維修的需要
 
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近年來
細菌混凝土在荷蘭布雷達的專用測試大樓中
進行各種外部條件參雜下的耐久性試驗
同時計劃今年將自愈材料推入市場中
Jonkers的發(fā)明有可能顯著降低橋梁
隧道和擋土墻的維護費用

根據(jù)目前的測試計算歐盟每年
只需花費4至60億歐元的維修費用
而且Jonkers還正在開展研究
更新型的替代細菌包埋技術
與目前的顆粒涂層方法相比
這種技術可以將細菌混凝土的
生產(chǎn)成本降低50%
在歐洲常規(guī)混凝土的生產(chǎn)成本
達到每立方米80歐元
而一立方米的自修復混凝土的成本
將在85美元至100歐元之間
雖然比起傳統(tǒng)混凝土貴了一點
但在建筑物的整個生命周期內
維修和更換成本顯著降低
這種整體成本最低的投資將在
短時間內發(fā)揮出他的經(jīng)濟效益張拉膜
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