What if cracks in concrete could fix themselves? - Congrui Jin

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Allon Sasson

Concrete is the most widely used

בטון הוא חומר הבניה

construction material in the world.

שנמצא בשימוש הכי נרחב בעולם.

It can be found in swathes of city pavements,

הוא יכול להמצא בכמויות במדרכות של ערים,

bridges that span vast rivers,

בגשרים שנמתחים מעל נהרות רחבים,

and the tallest skyscrapers on earth.

ובגורדי השחקים הכי גבוהים בכדור הארץ.

But this sturdy substance

אבל לחומר העמיד הזה

does have a weakness:

יש חולשה:

it’s prone to catastrophic cracking

הוא מועד לסדיקה קטסטרופלית

that costs tens of billions of dollars

שעולה עשרות מיליארדי דולרים

to repair each year.

לתיקון כל שנה.

But what if we could avoid that problem,

אבל מה אם נוכל להמנע מהבעיה הזו,

by creating concrete that heals itself?

על ידי יצירת בטון שמאחה את עצמו?

This idea isn’t as far-fetched

הרעיון לא כל כך מופרך

as it may seem.

כמו שהוא נראה.

It boils down to an understanding

הוא בסופו של דבר מתמקד בהבנה

of how concrete forms,

של איך בטון נוצר,

and how to exploit that process

ואיך לנצל את התהליך

to our benefit.

לתועלתנו.

Concrete is a combination of coarse stone

בטון הוא שילוב של אבן גסה

and sand particles, called aggregates,

וחלקיקי חול, שנקראים אגרגט,

that mix with cement, a powdered blend

שמעורבבים עם מלט, תערובת אבקתית

of clay and limestone.

של חימר וגיר.

When water gets added to this mix,

כשמים מוספים לתערובת,

the cement forms a paste and

המלט יוצר משחה

coats the aggregates, quickly hardening

ומצפה את האגרט, מתקשה במהירות

through a chemical reaction

בתגובה כימית

called hydration.

שנקראת הידרציה.

Eventually, the resulting material

לבסוף, החומר שנוצר

grows strong enough to prop up buildings

מתחזק מספיק להחזיק בניינים

that climb hundreds of meters

שמתנשאים מאות מטרים

into the sky.

לשמיים.

While people have been using

בעוד אנשים השתמשו

a variety of recipes to produce cement

במגוון מתכונים כדי ליצור מלט

for over 4,000 years,

במשך יותר מ 4000 שנה,

concrete itself

לבטון עצמו

has a surprisingly short lifespan.

יש תוחלת חיים קצרה במפתיע.

After 20 to 30 years,

אחרי 20 עד 30 שנה,

natural processes like concrete shrinkage,

תהליכים טבעיים כמו התכווצות בטון,

excessive freezing and thawing,

קפיאה והפשרה מוגזמים,

and heavy loads can trigger cracking.

ועומסים כבדים יכולים לגרום סדיקה.

And it’s not just big breaks that count:

ולא רק שברים גדולים משנים:

tiny cracks can be just as dangerous.

סדקים זעירים יכולים להיות מסוכנים באותה מידה.

Concrete is often used

בטון הרבה פעמים בשימוש

as a secondary support

כתמיכה משנית

around steel reinforcements.

סביב חיזוקים מפלדה.

In this concrete, even small cracks

בבטון הזה, אפילו סדקים זעירים

can channel water, oxygen,

יכולים לתעל מים, חמצן,

and carbon dioxide that corrode the steel

ופחמן דו חמצני שמחלידים את הפלדה

and lead to disastrous collapse.

ומובילים להתמוטטויות הרסניות.

On structures like bridges and highways

במבנים כמו גשרים וכבישים מהירים

that are constantly in use,

שנמצאים בשימוש קבוע,

detecting these problems

זיהוי הבעיות האלו

before they lead to catastrophe

לפני שהן מובילות לקטסטרופה

becomes a huge and costly challenge.

הופך לאתגר עצום ויקר.

But not doing so

אבל לא לעשות זאת

would also endanger thousands of lives.

יסכן גם הוא אלפי חיים.

Fortunately, we’re already experimenting

למרבה המזל, אנחנו כבר מתנסים

with ways this material

בדרכים שהחומר הזה

could start fixing itself.

יוכל להתחיל לתקן את עצמו.

And some of these solutions

וכמה מהפתרונות האלו

are inspired by concrete’s

מקבלים השראה

natural self-healing mechanism.

ממכניזם הריפוי העצמי הטבעי של בטון.

When water enters these tiny cracks,

כשמים נכנסים לסדקים הזעירים האלה,

it hydrates the concrete’s calcium oxide.

הם מרווים את תחמוצות הסידן בבטון.

The resulting calcium hydroxide

הסידן ההידרוקסידי שנוצר כתוצאה

reacts with carbon dioxide in the air,

מגיב עם פחמן דו חמצני באויר,

starting a process called

ומתחיל תהליך שנקרא

autogenous healing, where

ריפוי אוטוגני,

microscopic calcium carbonate crystals

בו קריסטלים מיקרוסקופיים של סידן פחמני

form and gradually fill the gap.

נוצרים ובהדרגה ממלאים את הפער.

Unfortunately, these crystals

לצערנו, הקריסטלים האלה

can only do so much, healing cracks

עוזרים רק במידה מסויימת, מרפאים את הסדקים

that are less than 0.3mm wide.

ברוחב של פחות מ 0.3 מ"מ.

Material scientists have figured out how

מדענים חומרים הבינו איך

to heal cracks up to twice that size by

לרפא סדקים עד עובי כפול

adding hidden glue into the concrete mix.

על ידי הוספת דבק סמוי לתערובת הבטון.

If we put adhesive-filled fibers

אם נשים סיבים מלאי דבק

and tubes into the mixture,

וצינוריות בתוך התערובת,

they’ll snap open when a crack forms,

הם יפתחו כשהסדק יווצר,

releasing their sticky contents

ישחררו את התוכן הדביק שלהם

and sealing the gap.

ויאטמו את הפער.

But adhesive chemicals often behave

אבל כימיקלים דביקים הרבה פעמים מתנהגים

very differently from concrete,

שונה מאוד מהבטון,

and over time, these adhesives

ובמשך הזמן, הדבקים האלה

can lead to even worse cracks.

יכולים להוביל לסדקים אפילו גדולים יותר.

So perhaps the best way to heal

אז אולי הדרך הטובה ביותר לרפא

large cracks is to give concrete

סדקים גדולים היא לתת לבטון

the tools to help itself.

את הכלים לעזור לעצמו.

Scientists have discovered that

מדענים גילו

some bacteria and fungi

שכמה בקטריות ופטריות

can produce minerals,

יכולות לייצר מינרלים,

including the calcium carbonate

כולל סידן פחמתי

found in autogenous healing.

שנמצא בריפוי אוטוגני.

Experimental blends of concrete

תערובות נסיוניות של בטון

include these bacterial or fungal spores

כוללות את הבקטריות או נבגי הפטריות האלו

alongside nutrients in their concrete mix,

יחד עם חומרים מזינים בתערובת הבטון,

where they could lie dormant

שם הם יכולים להשאר רדומים

for hundreds of years.

במשך מאות שנים.

When cracks finally appear

כשסדקים מופיעים בסוף

and water trickles into the concrete,

ומים מחלחלים לתוך הבטון,

the spores germinate, grow, and consume

הנבגים בוקעים, גדלים, וצורכים

the nutrient soup that surrounds them,

את החומרים המזינים שמקיפים אותם,

modifying their local environment

משנים את הסביבה המקומית שלהם

to create the perfect conditions

כדי ליצור את התנאים המושלמים

for calcium carbonate to grow.

לסידן פחמתי לגדול.

These crystals gradually fill the gaps,

הגבישים האלה ממלאים בהדרגה את הפערים,

and after roughly three weeks,

ואחרי בערך שלושה שבועות,

the hard-working microbes

המיקרובים העובדים

can completely repair cracks

יכולים לתקן לגמרי סדקים

up to almost 1mm wide.

עד לרוחב של כמעט מילימטר אחד.

When the cracks seal,

כשהסדקים נאטמים,

the bacteria or fungi will make spores

הבקטריות או הפטריות יצרו נבגים

and go dormant once more—

וירדמו שוב --

ready to start a new cycle of self-healing

מוכנים להתחיל מחזור חדש של ריפוי עצמי

when cracks form again.

כשהסדקים יווצרו שוב.

Although this technique

למרות שהשיטה הזו

has been studied extensively,

נחקרה בהקף נרחב,

we still have a ways to go

יש לנו עדיין דרך לעבור

before incorporating it

לפני שנשלב אותה

in the global production of concrete.

ביצור הגלובלי של בטון.

But, these spores have huge potential

אבל, לנבגים האלה יש פוטנציאל אדיר

to make concrete

להפוך בטון

more resilient and long-lasting—

ליותר עמיד ומחזיק זמן רב יותר --

which could drastically reduce

מה שיכול להפחית דרסטית

the financial and environmental cost

את העלות הכספית והסביבתית

of concrete production.

של יצור בטון.

Eventually, these microorganisms

לבסוף, המיקרו אורגניזמים האלה

may force us to reconsider

יכולים לגרום לנו לשקול מחדש

the way we think about our cities,

את הדרך בה אנחנו חושבים על הערים שלנו,

bringing our inanimate concrete jungles

מביאים את יערות הבטון הדוממים

to life.

לחיים.