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让张拉索膜结构带您了解科研中的自愈水泥
作者:管理员    发布于:2017-11-04 14:20:59    文字:【】【】【
见过皮肤被划伤可以自愈
见过树断了还能再长出新枝来
可你听说过
膜结构混凝土开裂了能自愈的么?

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科技真是改变人类啊
由混凝土制成的建筑物或者路面等结构
可以奇迹般的自我密封
并充分修复由张力引起的开裂
这种想都不敢想的技术竟然被开发了出来

这在几年前似乎是一个乌托邦式的科技
被微生物学家亨德里克·琼克斯Hendrik“Henk”Marius Jonkers(50)
成功发明了出来
并且即将成为现实
他的愿景是开发一种仿生方法
达到能够提高混凝土抗拉强度和环保性能

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荷兰的研究人员在Jonkers的带领下
几年前开始研发这项
能够改变未来的生物混凝土
他们利用石灰石中生长的细菌可以在
混凝土结构中生存长达200年的特性
当混凝土结构发生损伤时“唤醒”这些细菌
使其能够愈合裂缝等损伤

在欧洲
混凝土占70%的基础设施材料用比
而Jonkers的这项突破性创新有望
大大降低混凝土生产和维护的成本
同时抑制二氧化碳排放
由于其杰出的发明
Jonkers被评选为“研究”类别的
“年度欧洲发明家奖”的决赛入围者
欧洲专利局(EPO)于6月11日
在巴黎举行颁奖仪式
颁发了第十届年度奖
 
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欧洲发明家总裁
贝蒂斯蒂利(BenoîtBattistelli)表示:
“亨德里克·琼克斯(HendrikJonkers)的
细菌混凝土延长了桥梁
街道路面和隧道的使用寿命
为开展专项生产提供了全新视角
这个前瞻性的创新是
微生物学和土木工程的成功组合
 这两个科学
在外人看来这这简直是两个相距甚远的领域
没人能够想到
微生物学能够改变土木工程。”
 
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Jonkers的这项技术利用的是自然的再生属性
研究始于荷兰格罗宁根大学的海洋生物学研究

1999年9月Jonkers完成博士后
他开始集中精力开展细菌行为观察工作
当时Jonkers在海洋微生物学研究所
作为马克斯·普朗克的研究助理工作
他首先试验了生产石灰石的细菌
而后生物学中对自愈章鱼触手
和一些自愈能力强大的植物的研究
创造出新的生物与分支为Jonkers发明灵感
之后2006年他作为细菌行为专家
在代尔夫特理工大学土木工程与地球科学学院继续工作
Jonkers在代尔夫特的研究议程
侧重于寻找天然生物自愈性质转化
并融入造建筑材料混凝土的解决方案
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为了治愈混凝土中的裂缝
Jonkers选择了能够在生物学基础上
生产石灰石的细菌(Bacillus pseudo fi rmus和B. cohnii)

该物质的积极副作用是:
细菌消耗氧气
从而防止钢筋混凝土的内部腐蚀
同时,细菌不会对人体健康构成风险
因为它们只能在混凝土内的碱性条件下生存

基于这些发现
Jonkers和他的研究团队开发了
三种不同的细菌混合物:
自愈混凝土,修复砂浆和液体修复系统
在自愈混凝土中
施工过程中细菌可以完美融入进混凝土
同时仅在混凝土元件发生急剧损坏时
才发起修复砂浆和液体系统

自愈混凝土是三种变体中最复杂的
细菌孢子被包封在二至四毫米宽的粘土颗粒中
并加入到具有隔离能力的氮
磷和营养剂的水泥混合物中
这种创新的方法确保细菌在混凝土中
能够保持长达200年的休眠状态
只有当水渗入裂缝时细菌
与水分接触时才会出发修复能力
而非在混合水泥的过程中
该变体非常适合使用在
暴露于风化的混凝土结构中
以及难以进入维修的结构部分
因此,有了这种细菌的混凝土结构
可以消除昂贵且复杂的手动维修的需要
 
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近年来
细菌混凝土在荷兰布雷达的专用测试大楼中
进行各种外部条件参杂下的耐久性试验
同时计划今年将自愈材料推入市场中
Jonkers的发明有可能显着降低桥梁
隧道和挡土墙的维护费用

根据目前的测试计算欧盟每年
只需花费4至60亿欧元的维修费用
而且Jonkers还正在开展研究
更新型的替代细菌包埋技术
与目前的颗粒涂层方法相比
这种技术可以将细菌混凝土的
生产成本降低50%
在欧洲常规混凝土的生产成本
达到每立方米80欧元
而一立方米的自修复混凝土的成本
将在85美元至100欧元之间
虽然比起传统混凝土贵了一点
但在建筑物的整个生命周期内
维修和更换成本显著降低
这种整体成本最低的投资将在
短时间内发挥出他的经济效益张拉膜
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