发表: 8月. 1, 2023 By

每一次 Mija Hubler 开车经过丹佛时,她注意到用混凝土修补的桥梁,并思考这种结构是如何倒塌的.

Hubler是博彩平台推荐的副教授 土木、环境与建筑工程系在他的设想中,未来混凝土裂缝可以通过深层修复来防止此类故障的发生. 她和她的博彩平台推荐的研究人员团队以及合作伙伴正在开发一种技术,该技术将混凝土注入生物体中发现的自我修复能力. 

“桥梁只是一次又一次地修补,”Hubler说. “我的梦想是通过将这项技术集成到新的和老化的建筑中来延长结构的寿命.”

这个项目, “不断发展的可视化内部血管生态系统(RC-REVIVE)的钢筋混凝土修复”研究小组, 从美国国防高级研究计划局(DARPA)获得了1000万美元的资助,用于老化混凝土的生物修复(BRACE)项目, 哪一个从丝状真菌网络和人体血管系统中获得灵感. 

这个想法是,混凝土中的裂缝网络可以自然地提供一条促进内部愈合的途径, 类似于人体的静脉. 在结构中创建一个生物网络将允许团队引入营养物质和有机体,以进行混凝土的自我修复.

由Hubler领导的研究小组包括副教授 会Srubar,副教授 克里斯Senseney 助理教授 Srikanth Madabhushi 以及来自德雷塞尔大学和北卡罗来纳州立大学的四名研究人员.

利用破裂的网络来延长混凝土结构的使用寿命是前所未有的, Hubler说. 该团队的方法有可能改变混凝土结构的维护和耐久性, 降低长期维修成本, 她补充说.

该项目的直接目标是提高国防部结构和机场路面的寿命. 如果成功, 该项目不仅能防止新的损害, 还可缩短维修时间, 降低维护成本,延长基础设施的使用寿命. 

4.5年的研究工作包括一个战略轨道, 专注于大的长期解决方案, 重型建筑,如导弹发射井和海军码头, 和战术轨道,以提高快速修复机场损坏.

苏珊Glairon与首席研究员副教授Mija Hubler坐下来了解有关该项目的更多信息.                                                                                                                                                                                                                               
为什么这个项目对你很重要?
我从研究生时期就开始研究大型钢筋混凝土结构的长期劣化问题. 钢筋混凝土结构不仅耗资巨大, 也有生命, 因为它们比预期的更早瓦解.

这个项目结合了我在研究现有钢筋混凝土结构退化方面的广泛背景,以及我为结构应用开发新的生物材料的工作. 这是一个令人兴奋的项目,因为它融合了这两个领域.

这个项目有什么不同?
与我参与过的其他项目相比,这些项目利用生物方法进行工程应用, 这个项目特别关注血管化. 博彩平台推荐从混凝土裂缝网络自然提供途径的想法中获得灵感, 就像博彩平台推荐身体里的静脉一样. 通过在结构内创造生物通路, 博彩平台推荐可以引入营养物质和有机体, 启用自我修复功能. 

细菌会通过矿物沉积修复裂缝.

为什么提出的方法是修复混凝土的较好方法?
目前博彩平台推荐在混凝土损坏到达表面后进行修复, 但通常情况下,损害是从地下开始的. 修补破碎的表面实际上并不是修复系统. 博彩平台推荐的方法从内部解决损坏,允许更有效和持久的修复.

你为什么要找生物解决方案?
所有工程学科的研究人员都意识到与生物学和生物工程合作的重要性. 在这个项目中, 博彩平台推荐正在探索一种生物的组合,这些生物要么在野外可用,要么经过改造以实现特定目的. 

这些生物是如何生存的?
这取决于是哪种生物. 对于光合生物来说,光就足够了. 对于非光合生物, 可以在材料中加入额外的刺激物,以促进它们生长或作出反应. 你也可以通过施加在系统上的电流来促进某些生物的生长. 

一个有机体能够进行多少年的修复?
这取决于有机体. 博彩平台推荐把这些生物放在它们不喜欢的环境中. 混凝土不是任何生物的理想栖息地, 所以博彩平台推荐计划设计涂层和其他技术来帮助生物体活得更长. 另外, 博彩平台推荐可能需要定期检查血管系统,并为其提供额外的营养,以支持生物体的存在. 博彩平台推荐的方法将重点从每年的表面修复转移到监测血管网络的健康.

研究的重点是修复现有的混凝土,还是防止新混凝土出现裂缝?
项目的前两年主要侧重于开发一种生物修复技术. 在这个初始阶段之后,团队将探索两个潜在的应用程序. 其中一个应用涉及地下修复老化, 钢筋混凝土, 包括填补现有裂缝, 减轻钢筋的腐蚀. 另一种应用侧重于修复大面积受损的机场, 这是不同的,因为当一个机场被破坏时, 它会导致一些区域的物质缺失. 因此,博彩平台推荐的技术需要与一种类似于新混凝土的新型修复材料相结合. 博彩平台推荐有设计指标,旨在确定修复部分的能力,以容纳飞机着陆. 博彩平台推荐在这两项应用上都处于领先地位. 

你如何评估内部修复的寿命?
博彩平台推荐将评估混凝土的力学和化学状况以及生物修复系统的有效性. 这些信息将被博彩平台推荐的建模专家用来开发一个预测结构寿命的数值模型.

这项技术只会用于军事用途吗, 或者这项研究将被用于改善民用道路和桥梁?
而DARPA的项目通常受到军事需求的启发, 大多数最初为一种目的开发的技术也可用于其他目的. 尽管该项目旨在解决军队面临的一系列挑战, 由此产生的产品也可用于民用基础设施.