【未来の素材】「自己修復コンクリート」とは?生物の、治癒能力に、学ぶ、インフラの、未来

はじめに:傷を、自ら「治す」コンクリート

道路、橋、トンネル、ビル…。

私たちの、現代社会は「コンクリート」という、素材によって、支えられています。

しかし、コンクリートは、経年劣化によって、必ず「ひび割れ(クラック)」が、発生します。

その、小さな、ひび割れから、水や、塩分が、侵入し、内部の、鉄筋を、錆びさせ、構造物全体の、寿命を、縮めてしまう。

その、補修と、維持管理には、毎年、莫大な、コストが、かかっています。

もし、コンクリートが、まるで、生き物のように、自らの「傷(ひび割れ)」を、自動的に、塞ぎ、治癒することが、できたとしたら…?

その、夢のような、技術を、実現しようとするのが、「自己修復コンクリート(Self-healing Concrete)」の研究です。

今回は、この、バイオミミクリー(生物模倣技術)の、最前線について、探ります。

自己修復コンクリートの、主な、仕組み

現在、世界中で、様々な、アプローチの、自己修復コンクリートが、研究されていますが、特に、注目されているのが、「バクテリア」の力を、利用する、方法です。

  1. バクテリアと「エサ」を、仕込む:コンクリートを、練り混ぜる際に、特殊な、バクテリアの「胞子(休眠状態の、バクテリア)」と、その、バクテリアの「エサ」となる、栄養分(乳酸カルシウムなど)を、カプセルに、入れて、一緒に、混ぜ込みます。
  2. ひび割れの、発生と、バクテリアの「覚醒」:コンクリートに、ひび割れが、発生し、そこから、水が、侵入してくると、その水を、トリガーとして、休眠していた、バクテリアの胞子が「覚醒」し、活動を、開始します。
  3. バクテリアによる「治癒」:目覚めた、バクテリアは、同時に、カプセルから、放出された、栄養分を、食べ、代謝活動を、行います。

    その、代謝の、副産物として、「炭酸カルシウム(石灰石)」を、生成します。

  4. ひび割れの、充填:この、バクテリアが、作り出した、炭酸カルシウムが、ひび割れの、隙間を、石のように、硬く、充填し、塞いでいきます。

    まるで、人間が、ケガをした時に、かさぶたが、できて、傷が、治るのと、同じような、プロセスです。

自己修復コンクリートが、もたらす「メリット」

  • インフラの、長寿命化と、維持管理コストの、削減:コンクリート構造物の、寿命が、大幅に、延び、ひび割れの、補修に、かかる、莫大な、コストと、手間を、削減できます。
  • 安全性の、向上:人間が、気づかないような、微細な、ひび割れも、自動的に、修復されるため、構造物の、構造的な、健全性が、維持され、突然の、崩壊などの、リスクを、低減します。
  • 環境負荷の、低減(CO2削減)

    補修材料の、削減:補修に、使う、セメントや、化学薬品の、使用量を、減らすことができます。

    構造物の、長寿命化