Phát minh vật liệu mới làm rung chuyển ngành xây dựng: Tạo ra bê tông "sống" có thể tự vá vết nứt, đã được ứng dụng tại sân bay

Được nghiên cứu trong gần hai thập kỷ tại Đại học Công nghệ Delft (TU Delft), bê tông tự phục hồi sử dụng vi khuẩn tạo đá vôi để bịt kín các vết nứt, hướng tới kéo dài tuổi thọ công trình, giảm chi phí bảo trì và hạn chế phát thải carbon trong ngành xây dựng.

Theo TU Delft, các nhà khoa học Hà Lan đã phát triển một loại bê tông có khả năng tự sửa chữa các vết nứt nhờ hoạt động của vi sinh vật. Công nghệ này đã được thương mại hóa và đưa vào một số ứng dụng thực tế, trong đó có các khu vực tại Sân bay Schiphol và một bãi đậu xe rộng 12.000 m² ở Hà Lan.

Công nghệ bê tông tự phục hồi được phát triển bởi các nhà nghiên cứu Henk Jonkers và Erik Schlangen tại TU Delft. Giải pháp này hiện được thương mại hóa thông qua Basilisk, doanh nghiệp khởi nghiệp có nguồn gốc từ trường đại học.

Nguyên lý hoạt động dựa trên khả năng tạo đá vôi của vi khuẩn được tích hợp vào vật liệu xây dựng. Khi bê tông xuất hiện vết nứt và nước thấm vào, vi khuẩn được kích hoạt, chuyển hóa chất dinh dưỡng thành canxi cacbonat – thành phần chính của đá vôi. Chất này tích tụ trong vết nứt, giúp bịt kín các khe hở và hạn chế nước tiếp tục xâm nhập.

Quá trình sửa chữa diễn ra bên trong vật liệu mà không cần công nhân trực tiếp xử lý từng vết nứt. Theo nhà sản xuất, vi khuẩn có thể tồn tại trong trạng thái ngủ đông trong bê tông tới 200 năm, sẵn sàng hoạt động khi điều kiện thích hợp xuất hiện.

Ngoài việc tích hợp vi khuẩn ngay trong quá trình sản xuất bê tông, công nghệ này còn có dạng dung dịch để xử lý các bề mặt bê tông hiện hữu. Cách tiếp cận này mở ra khả năng ứng dụng không chỉ trong xây dựng mới mà còn trong công tác sửa chữa, cải tạo công trình.

Theo thông tin từ Basilisk, công nghệ bê tông tự phục hồi đã được xem xét ứng dụng tại một số khu vực của Sân bay Schiphol, bao gồm đường lăn và vị trí đỗ máy bay. Giải pháp cũng được cân nhắc cho một đường hầm, nơi việc sửa chữa vết nứt cần hạn chế ảnh hưởng đến hoạt động khai thác.

Một dự án khác sử dụng sản phẩm xử lý bê tông tự phục hồi được triển khai trên bãi đậu xe có diện tích 12.000 m². Trong dự án này, khoảng 6.000 m² bề mặt được xử lý bằng máy chà sàn, trong khi phần diện tích còn lại được phun bằng thiết bị áp lực cao vận hành thủ công.

Những ứng dụng trên cho thấy công nghệ không chỉ dừng ở giai đoạn nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, hiệu quả thực tế và khả năng mở rộng ứng dụng vẫn phụ thuộc vào điều kiện công trình, phương pháp xử lý và yêu cầu kỹ thuật cụ thể.

Một trong những lợi ích được kỳ vọng của bê tông tự phục hồi là kéo dài tuổi thọ công trình và giảm nhu cầu bảo trì. Các vết nứt có thể tạo điều kiện cho nước và những tác nhân ăn mòn xâm nhập, làm suy giảm độ bền của cốt thép bên trong bê tông. Việc bịt kín vết nứt từ sớm có thể giúp hạn chế quá trình xuống cấp này.

Theo các thông tin giới thiệu về công nghệ, giải pháp còn có tiềm năng giảm nhu cầu sử dụng lớp phủ chống thấm và cho phép thiết kế kết cấu với lượng cốt thép thấp hơn trong một số trường hợp. Mức giảm cốt thép khoảng 40% được đề cập như một lợi ích tiềm năng, không phải tỷ lệ áp dụng chung cho mọi công trình.

Bên cạnh đó, công nghệ được kỳ vọng giúp giảm 30-50% lượng phát thải carbon liên quan đến bê tông nhờ kéo dài tuổi thọ, giảm vật liệu bảo vệ và hạn chế sử dụng thép. Các mức giảm này cần được đánh giá theo từng thiết kế và điều kiện triển khai thực tế.