Základní technologie: Mechanismus "diagnostiky a léčby trhlin" mikrobiálních kapslí
Srdce tohoto chytrého materiálu spočívá v jeho „před-zabudovaném biologickém opravném systému“. Technické týmy zapouzdřují speciálně aklimatizovaný Bacillus subtilis a živiny z laktátu vápenatého do biologicky odbouratelných kapslí alginátu sodného (2–3 mm v průměru) a poté je vmíchají do betonu o tloušťce 20–50 mm.dlažební kostkaagregáty v objemovém poměru 3 %. Dlažební kostky jako přírodní kamenivo s vysokou-pevností (pevnost v tlaku větší nebo rovna 120 MPa) poskytují betonu základní mechanickou podporu; mikrobiální kapsle, jako „spící opravářští vojáci“, se rovnoměrně distribuují v agregovaných mezerách.
Když beton vytvoří trhliny (šířka menší nebo rovna 0,5 mm) v důsledku zatížení nebo teplotních změn, dešťová nebo údržbová voda prosákne do trhlin a spustí degradaci kapsle, uvolní Bacillus subtilis a laktát vápenatý. S vlhkostí a kyslíkem se bakterie rychle množí a metabolizují za vzniku uhličitanu vápenatého (kalcitu), který během 3-7 dnů vytvoří v trhlině krystalickou výplňovou vrstvu. Tento biomineralizovaný produkt s pevností v tlaku 35 MPa odpovídá pevnosti základního betonu a dosahuje „autonomního uzavření trhlin“. Laboratorní data ukazují, že systém dosahuje 100% míry opravy u mikrotrhlin (šířka 0,1-0,3 mm) a více než 90 % u prasklin 0,3-0,5 mm.
Technická validace: Qingdao Cross-Sea Bridge's "Self-Healing" praxe
Projekt údržby Qingdao Jiaozhou Bay Cross-Sea Bridge znamenal první-rozsáhlou aplikaci této technologie. Tento 36,48 km dlouhý-projekt přes moře s tradičními betonovými sekcemi vytvořil po 10 letech provozu 237 viditelných trhlin v důsledku eroze mořskou vodou a zatížení vozidel, což vyžaduje ročně více než 20 milionů juanů na ruční opravy. V roce 2022 byly renovovány části nájezdového mostu za použití sa{10}}samoopravitelného dlážděného betonu, pokrývající 12 000 ㎡.
Údaje z monitorování po renovaci ukazují: po 2 letech testu přílivu a teploty se na renovovaném úseku vytvořilo pouze 19 nových trhlin, z nichž 17 (89 %) se samo zacelilo-do jednoho měsíce a dosáhlo celkové míry opravy trhlin 92 %. Zkoušky únosnosti konstrukce ukázaly, že modul pružnosti opraveného betonu se obnovil na 95 % svého původního stavu, což daleko převyšuje 80% míru obnovy tradičních opravných materiálů. Na základě tohoto trendu se předpokládá, že životnost části mostu se prodlouží z projektovaných 50 let na 100 let, aniž by bylo nutné po celou dobu životnosti provádět rozsáhlé ruční opravy.
Srovnání nákladů: Ekonomická revoluce z perspektivy celého-životního cyklu
Přestože samo-samoopravný dlažební beton stojí o 15 % více než běžný dlažební beton (přibližně 480 ¥/m³ oproti 417 ¥/m³), výhoda jeho-celoživotních nákladů je významná. Vezmeme-li příklad Qingdao Cross-Sea Bridge, tradiční betonové části vyžadují rozsáhlé-opravy trhlin každých 10 let, přičemž kumulativní náklady na údržbu dosahují 600 JPY/㎡; se samoopravnými materiály jsou potřeba pouze 3 základní operace údržby za 100 let, což snižuje náklady na údržbu na 240 JPY/㎡-, což je 60% pokles.
U nových projektů je ekonomika ještě markantnější: 10 000tunová přístavní hráz využívající tento materiál zvyšuje počáteční stavební náklady přibližně o 800 000 jenů, ale ušetří více než 5 milionů jenů na nákladech na údržbu snížením 8 velkých generálních oprav. V současné době je technologie zahrnuta vSměrnice pro aplikaci nových materiálů v silničním stavitelstvía byl propagován ve 12 velkých domácích infrastrukturních projektech a stal se měřítkem pro inteligentní výstavbu.