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

Traducător: Laura Paraliov Corector: Mirel-Gabriel Alexa

Betonul este cel mai larg răspândit material de construcții din lume.

Concrete is the most widely used

construction material in the world.

It can be found in swathes of city pavements,

Poate fi găsit în rosturile pavajelor din orașe,

bridges that span vast rivers,

în poduri ce se-ntind peste râuri vaste

and the tallest skyscrapers on earth.

și în cei mai înalți zgârie-nori de pe Pământ.

But this sturdy substance

Dar această substanță solidă are și o slăbiciune:

does have a weakness:

e predispusă la crăpături catastrofice

it’s prone to catastrophic cracking

that costs tens of billions of dollars

care costă anual zeci de miliarde de dolari

to repair each year.

pentru a fi reparate.

But what if we could avoid that problem,

Cum ar fi dacă am putea evita acea problemă,

by creating concrete that heals itself?

creând un tip de beton care se repară singur?

This idea isn’t as far-fetched

Ideea nu e atât de exagerată pe cât pare.

as it may seem.

It boils down to an understanding

Se reduce la a înțelege cum se formează betonul

of how concrete forms,

and how to exploit that process

și cum să exploatăm acel proces spre beneficiul nostru.

to our benefit.

Concrete is a combination of coarse stone

Betonul e o combinație de piatră grosieră

and sand particles, called aggregates,

și particule de nisip, numite agregate,

that mix with cement, a powdered blend

amestecate cu ciment, o pulbere fină din argilă și var.

of clay and limestone.

When water gets added to this mix,

Când apa e adăugată acestui amestec, cimentul formează o pastă

the cement forms a paste and

coats the aggregates, quickly hardening

și acoperă agregatele, întărindu-se rapid

through a chemical reaction

printr-o reacție chimică numită hidratare.

called hydration.

Eventually, the resulting material

În cele din urmă, materialul rezultat

grows strong enough to prop up buildings

devine suficient de puternic pentru a susține clădiri

that climb hundreds of meters

care se înalță sute de metri înspre cer.

into the sky.

While people have been using

Deși oamenii au folosit diverse rețete pentru a produce ciment

a variety of recipes to produce cement

for over 4,000 years,

pe parcursul a peste 4000 de ani,

concrete itself

betonul în sine are o durată a vieții suprinzător de scurtă.

has a surprisingly short lifespan.

After 20 to 30 years,

După 20 sau 30 de ani,

natural processes like concrete shrinkage,

procese naturale precum contracția betonului,

excessive freezing and thawing,

înghețarea și dezghețarea succesivă

and heavy loads can trigger cracking.

și încărcăturile grele pot declanșa crăparea.

And it’s not just big breaks that count:

Și nu doar rupturile mari contează:

tiny cracks can be just as dangerous.

crăpăturile mici pot fi la fel de periculoase.

Concrete is often used

Betonul este de obicei folosit ca sprijin secundar

as a secondary support

around steel reinforcements.

în jurul armăturilor de oțel.

In this concrete, even small cracks

În acest beton, chiar și crăpăturile mici

can channel water, oxygen,

pot duce la infiltrarea apei, a oxigenului

and carbon dioxide that corrode the steel

și a dioxidului de carbon ce corodează oțelul

and lead to disastrous collapse.

și pot duce la prăbușiri catastrofale.

On structures like bridges and highways

În structuri ca podurile și autostrăzile, ce sunt constant în uz,

that are constantly in use,

detecting these problems

detectarea acestor probleme înainte ca ele să ducă la catastrofe

before they lead to catastrophe

becomes a huge and costly challenge.

devine o provocare imensă și costisitoare.

But not doing so

Dar a sta cu mâinile în sân ar pune în pericol mii de vieți.

would also endanger thousands of lives.

Fortunately, we’re already experimenting

Din fericire, deja cercetăm

moduri prin care acest material ar putea începe să se repare singur.

with ways this material

could start fixing itself.

And some of these solutions

Iar unele dintre aceste soluții

are inspired by concrete’s

sunt inspirate de mecanismul de auto-reparare naturală a betonului.

natural self-healing mechanism.

When water enters these tiny cracks,

Când apa intră în aceste mici crăpături,

it hydrates the concrete’s calcium oxide.

hidratează oxidul de calciu din beton.

The resulting calcium hydroxide

Hidroxidul de calciu rezultat

reacts with carbon dioxide in the air,

reacționează cu dioxidul de carbon din aer,

starting a process called

declanșând un proces numit reparare autogenă,

autogenous healing, where

microscopic calcium carbonate crystals

în care cristale microscopice de carbonat de calciu

form and gradually fill the gap.

se formează și umplu, treptat, golul.

Unfortunately, these crystals

Din păcate, aceste cristale au abilități limitate,

can only do so much, healing cracks

that are less than 0.3mm wide.

reparând doar crăpături mai mici de 3 mm.

Material scientists have figured out how

Cercetătorii au descoprit

to heal cracks up to twice that size by

cum să repare crăpături duble în dimensiune

adding hidden glue into the concrete mix.

prin adăugarea unui adeziv ascuns în amestecul de beton.

If we put adhesive-filled fibers

Dacă punem fibre și tuburi umplute cu adeziv în amestec,

and tubes into the mixture,

they’ll snap open when a crack forms,

acestea se vor rupe la formarea crăpăturilor,

releasing their sticky contents

eliberând conținutul lor adeziv și sigilând golul.

and sealing the gap.

But adhesive chemicals often behave

Dar substanțele chimice adezive

very differently from concrete,

se comportă deseori foarte diferit de beton,

and over time, these adhesives

iar, în timp, acești adezivi pot duce la crăpături chiar mai severe.

can lead to even worse cracks.

So perhaps the best way to heal

Deci probabil cea mai bună metodă de reparare

large cracks is to give concrete

a crăpăturilor mari e de a da betonului mijloacele prin care să se repare singur.

the tools to help itself.

Scientists have discovered that

Cercetătorii au descoperit că unele bacterii și unii fungi

some bacteria and fungi

can produce minerals,

pot produce minerale,

including the calcium carbonate

inclusiv carbonatul de calciu

found in autogenous healing.

ce se găsește în repararea autogenă.

Experimental blends of concrete

Amestecurile experimentale de beton

include these bacterial or fungal spores

includ acești spori fungici și de bacterii,

alongside nutrients in their concrete mix,

pe lângă nutrienți în amestecul lor de beton,

where they could lie dormant

unde pot rămâne latenți timp de sute de ani.

for hundreds of years.

When cracks finally appear

Când crăpăturile apar într-un final și apa intră în beton,

and water trickles into the concrete,

the spores germinate, grow, and consume

sporii germinează, se dezvoltă și consumă

the nutrient soup that surrounds them,

supa de nutrienți care îi înconjoară,

modifying their local environment

modificând mediul lor înconjurător pentru a crea condițiile perfecte

to create the perfect conditions

for calcium carbonate to grow.

pentru dezvoltarea carbonatului de calciu.

These crystals gradually fill the gaps,

Aceste cristale umplu gradual golurile,

and after roughly three weeks,

iar în circa trei săptămâni, microbii care au muncit din greu

the hard-working microbes

can completely repair cracks

pot repara complet crăpăturile cu lățime de până la 1 mm.

up to almost 1mm wide.

When the cracks seal,

Când crăpăturile se sigilează,

the bacteria or fungi will make spores

bacteriile și fungii vor face spori și vor deveni iar latente,

and go dormant once more—

ready to start a new cycle of self-healing

pregătite să înceapă un nou ciclu de auto-reparare

when cracks form again.

când se vor forma crăpături din nou.

Although this technique

Deși această tehnică a fost studiată extensiv,

has been studied extensively,

we still have a ways to go

mai e încă mult până să o putem încorpora în producția globală de beton.

before incorporating it

in the global production of concrete.

But, these spores have huge potential

Cu toate acestea, acești spori au un potențial imens

to make concrete

de a face betonul mai rezistent și mai longeviv,

more resilient and long-lasting—

which could drastically reduce

ceea ce ar putea reduce drastic

the financial and environmental cost

costurile financiare și de mediu ale producției de beton.

of concrete production.

Eventually, these microorganisms

În cele din urmă, aceste microorganisme

may force us to reconsider

ne-ar putea forța să reevaluăm modul în care ne percepem orașele,

the way we think about our cities,

bringing our inanimate concrete jungles

aducând junglele inanimate de beton la viață.

to life.