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Le béton auto-cicatrisant utilise la lumière du soleil pour réparer ses propres fissures
Même les plus petites fissures sur les surfaces des structures en béton peuvent entraîner de gros problèmes si elles ne sont pas immédiatement réparées. Les chercheurs ont maintenant démontré un revêtement protecteur auto-cicatrisant induit par la lumière du soleil, conçu pour réparer les fissures à la surface des structures en béton avant qu'elles ne deviennent plus grandes et compromettent l'intégrité structurelle.
Limiter les dégâts: Les structures en béton pourraient un jour être capables de réparer leurs propres fissures de surface.
Des structures en béton plus résistantes comme les ponts et les viaducs pourraient permettre aux gouvernements d'économiser des milliards de dollars en dépenses annuelles de réparation et d'entretien. Ces dernières années, un domaine de recherche croissant s'est concentré sur le développement de mécanismes d'auto-guérison pour une gamme de matériaux, y compris le béton. Plusieurs approches du béton auto-cicatrisant ont émergé, y compris des tentatives pour concevoir des mécanismes d'auto-guérison dans le béton lui-même. Mais les auteurs d'un nouvel article publié dans Matériaux et interfaces appliqués ACS disent que leur technologie démontrée représente le premier exemple d'un revêtement protecteur auto-cicatrisant pour le béton.
Les approches précédentes des systèmes de béton auto-cicatrisant se sont principalement concentrées sur la restauration de la résistance du béton endommagé, explique Chan-Moon Chung , professeur de chimie des polymères à l'Université Yonsei en Corée du Sud qui a dirigé la recherche. Son groupe a choisi de se concentrer sur la protection de la surface, où de minuscules fissures peuvent permettre à l'eau, aux ions chlorure du sel de déglaçage ou de l'eau de mer et au dioxyde de carbone de pénétrer dans la structure, ce qui peut entraîner une détérioration nocive.
Le nouveau revêtement contient des microcapsules de polymère, remplies d'une solution qui, lorsqu'elle est exposée à la lumière, se transforme en un solide résistant à l'eau. L'idée est que les dommages à une surface en béton revêtue provoqueraient l'ouverture des capsules et la libération de la solution, qui remplirait ensuite la fissure et se solidifierait au soleil.
Les chercheurs ont développé une gamme de systèmes d'auto-guérison à base de microcapsules au cours des dernières années. Généralement, ils consistent en un agent cicatrisant, souvent un polymère associé à un catalyseur. Les systèmes sont conçus de manière à ce que les dommages amènent l'agent cicatrisant, initialement en solution, en contact avec le catalyseur, ce qui provoque la solidification de l'agent cicatrisant. Mais il y a des limites à ce système, dit Chung, telles que la disponibilité et le coût du catalyseur. Étant donné que la lumière du soleil induit la réaction clé dans le nouveau revêtement de son groupe, il a l'avantage d'être sans catalyseur et potentiellement peu coûteux, dit-il. Chung dit que le polymère que son groupe a choisi comme agent cicatrisant est attrayant car il ne gèle pas même à très basse température et est considéré comme respectueux de l'environnement.
Pour démontrer l'efficacité du revêtement, les chercheurs l'ont pulvérisé sur la surface d'échantillons de béton et ont utilisé des lames de rasoir pour appliquer de petites fissures. La microscopie électronique à balayage a confirmé que la lame de rasoir provoquait la libération des microcapsules de leur contenu, qui remplissait la zone endommagée. Après que les chercheurs aient exposé les échantillons à la lumière du soleil pendant plusieurs heures, une microscopie supplémentaire a montré une guérison, tandis que les zones endommagées des échantillons de contrôle n'étaient pas remplies. Enfin, les chercheurs ont confirmé que les échantillons avec le nouveau revêtement étaient beaucoup moins vulnérables à la pénétration de l'eau et des ions chlorure que les témoins.
Chung dit que la prochaine tâche de son groupe est de déterminer la composition optimale du revêtement et de montrer qu'il reste stable sur une longue période. Il dit que, jusqu'à présent, le groupe a montré que le revêtement peut rester stable pendant un an.