Self-healing concrete
સ્વ-હીલિંગ કોંક્રિટને કોંક્રિટની તેની તિરાડોને તેના પોતાના પર સ્વયંસંચાલિત અથવા સ્વાયત્ત રીતે ઠીક કરવાની ક્ષમતા તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. તે માત્ર તિરાડોને જ સીલ કરતું નથી પણ માળખાકીય તત્વોના યાંત્રિક ગુણધર્મોને આંશિક અથવા સંપૂર્ણ રીતે પુનઃપ્રાપ્ત કરે છે. આ પ્રકારની કોંક્રિટને સ્વ-સમારકામ કોંક્રિટ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. કારણ કે કોંક્રિટ અન્ય બાંધકામ સામગ્રીની તુલનામાં નબળી તાણ શક્તિ ધરાવે છે, તે ઘણીવાર સપાટીમાં તિરાડો વિકસાવે છે. આ તિરાડો કોંક્રિટની ટકાઉપણું ઘટાડે છે કારણ કે તે હાનિકારક સંયોજનો ધરાવતા પ્રવાહી અને વાયુઓના પ્રવાહને સરળ બનાવે છે. જો માઇક્રોક્રેક્સ વિસ્તરે છે અને મજબૂતીકરણ સુધી પહોંચે છે, તો માત્ર કોંક્રિટ પોતે જ હુમલો કરવા માટે સંવેદનશીલ રહેશે નહીં, પરંતુ મજબૂતીકરણ સ્ટીલ બાર પણ હશે. તેથી, તિરાડની પહોળાઈને મર્યાદિત કરવી અને શક્ય તેટલી વહેલી તકે તેનું સમારકામ કરવું જરૂરી છે. સેલ્ફ-હીલિંગ કોંક્રિટ માત્ર સામગ્રીને વધુ ટકાઉ બનાવશે નહીં, પરંતુ તે કોંક્રિટ માળખાઓની સેવા જીવનમાં વધારો કરવામાં પણ ફાળો આપશે અને સામગ્રીને વધુ ટકાઉ અને પર્યાવરણને અનુકૂળ બનાવશે. સ્વ-ઉપચાર એ કોંક્રિટ માટે જૂની અને જાણીતી ઘટના છે, કારણ કે તેમાં જન્મજાત સ્વયંજનિત ઉપચાર લાક્ષણિકતાઓ છે. ક્લિંકર ખનિજોના સતત હાઇડ્રેશન અથવા કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના કાર્બોનેશનને કારણે તિરાડો સમય જતાં મટાડી શકે છે. ઓટોજેનસ હીલિંગને નિયંત્રિત કરવું મુશ્કેલ છે કારણ કે તે માત્ર નાની તિરાડોને મટાડી શકે છે અને જ્યારે પાણી હાજર હોય ત્યારે જ અસરકારક હોય છે. આ મર્યાદા તેનો ઉપયોગ કરવો મુશ્કેલ બનાવે છે. બીજી બાજુ, તિરાડો માટે સ્વ-ઉપચાર ક્ષમતાઓ પ્રદાન કરવા માટે કોંક્રિટમાં ફેરફાર કરી શકાય છે. ખનિજ ઉમેરાઓ, સ્ફટિકીય સંમિશ્રણો અને સુપરઆબ્સૉર્બન્ટ પોલિમર જેવા સંમિશ્રણો ઉમેરીને ઑટોજેનસ હીલિંગમાં સુધારો કરવા માટે ઘણા ઉકેલો છે. વધુમાં, કોંક્રિટને બિલ્ટ-ઇન ઓટોનોમસ સેલ્ફ-હીલિંગ તકનીકોમાં સુધારી શકાય છે. કેપ્સ્યૂલ આધારિત સ્વ-ઉપચાર, વાહિની સ્વ-ઉપચાર અને માઇક્રોબાયોલોજીકલ સ્વ-ઉપચાર એ સ્વાયત્ત સ્વ-ઉપચાર તકનીકોના સૌથી સામાન્ય પ્રકારો છે. યાંત્રિક ગુણધર્મોઃ પરંપરાગત સિમેન્ટની સરખામણીમાં સી. એન. ટી.-આર. સી. માં યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં નોંધપાત્ર સુધારો જોવા મળ્યો છે. લી અને અન્ય. (2006) એ દર્શાવ્યું હતું કે સી. એન. ટી. નો ઉમેરો સાદા સિમેન્ટની પેસ્ટની સરખામણીમાં સિમેન્ટની પેસ્ટની સંકોચક શક્તિમાં 23 ટકા સુધી અને લવચીક શક્તિમાં 45 ટકા સુધી વધારો કરી શકે છે. તદુપરાંત, સ્ઝેલાગ (2017) એ અહેવાલ આપ્યો છે કે સાદા સિમેન્ટ પેસ્ટની તુલનામાં સી. એન. ટી.-આર. સી. ના સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસમાં 85 ટકા સુધીનો વધારો કરી શકાય છે. સી. એન. ટી. નો ઉમેરો સિમેન્ટની પેસ્ટની અસ્થિભંગની મજબૂતાઈ અને નમ્યતામાં પણ વધારો કરી શકે છે, જે તેને તિરાડ સામે વધુ પ્રતિરોધક બનાવે છે. સી. એન. ટી.-આર. સી. માં ફ્રીઝ-થો ચક્ર, ક્લોરાઇડ આયન પ્રવેશ અને સલ્ફેટ હુમલા જેવા પર્યાવરણીય પરિબળો સામે ટકાઉપણું અને પ્રતિકારમાં સુધારો જોવા મળ્યો છે. ઝાંગ અને ઝોઉ (2014) એ અહેવાલ આપ્યો હતો કે સી. એન. ટી. ના ઉમેરાથી સિમેન્ટની પેસ્ટમાં ક્લોરાઇડ આયનોના પ્રસરણ ગુણાંકમાં 60 ટકા સુધીનો ઘટાડો થયો હોવાનું નોંધાયું છે, જે ક્લોરાઇડ-પ્રેરિત કાટ સામેના પ્રતિકારમાં સુધારો દર્શાવે છે. સબસર્ફેસ વેલબોર સિમેન્ટેશનમાં ઉપયોગઃ સબસર્ફેસ વેલબોર સિમેન્ટેશનમાં સી. એન. ટી.-આર. સી. ના ઉપયોગે તેના અનન્ય ગુણધર્મોને કારણે નોંધપાત્ર ધ્યાન ખેંચ્યું છે. હાઓ એટ અલ દ્વારા તાજેતરનો અભ્યાસ. (2020) મિથાઈલ મેથાક્રિલેટ/કાર્બન-નેનોટ્યૂબ પોલિમર નેનોકોમ્પોઝિટ એડિટિવ સાથે તેલ અને ગેસ વેલબોર સિમેન્ટ્સના મજબૂતીકરણની તપાસ કરી. અભ્યાસમાં જાણવા મળ્યું છે કે સી. એન. ટી. ના ઉમેરાથી સિમેન્ટની સંકોચક શક્તિમાં 37 ટકા સુધી સુધારો થયો છે અને લવચીક શક્તિમાં 22 ટકા સુધી વધારો થયો છે. આ વેલબોર સિમેન્ટના યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં સુધારો કરવા માટે સી. એન. ટી.-આર. સી. ની ક્ષમતા દર્શાવે છે, જે ગેસ અને પ્રવાહીના સ્થળાંતરને રોકવા અને વેલબોરની લાંબા ગાળાની અખંડિતતાને સુનિશ્ચિત કરવા માટે નિર્ણાયક છે. આગ અને ઊંચા તાપમાન પછી હીલિંગ ક્ષમતાઃ સી. એન. ટી.-આર. સી. નો બીજો ફાયદો એ છે કે આગ અને ઊંચા તાપમાનને આધિન થયા પછી તેને મટાડવાની ક્ષમતા છે. સ્ઝેલાગ (2017) દ્વારા કરવામાં આવેલા સંશોધનમાં ઊંચા તાપમાનને આધિન થયા પછી સી. એન. ટી.-આર. સી. ની ઉપચાર ક્ષમતાની તપાસ કરવામાં આવી હતી. અભ્યાસમાં જાણવા મળ્યું છે કે સિમેન્ટની પેસ્ટમાં સી. એન. ટી. ના ઉમેરાથી સામગ્રીની થર્મલ સ્થિરતામાં સુધારો થયો છે અને તેને 800 ડિગ્રી સેલ્સિયસ સુધી ઊંચા તાપમાને તેના યાંત્રિક ગુણધર્મો જાળવવાની મંજૂરી મળી છે. વધુમાં, સામગ્રી ઊંચા તાપમાનના સંપર્કમાં આવ્યા પછી અને ત્યારબાદ ઠંડુ થયા પછી, તેણે હજુ પણ તેની હીલિંગ ક્ષમતા જાળવી રાખી હતી અને થર્મલ લોડિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન રચાયેલી કોઈપણ તિરાડોને સુધારવામાં સક્ષમ હતી (સેઝેલાગ, 2017). ઇતિહાસ પ્રાચીન રોમનોએ ચૂનાના મોર્ટારનો એક પ્રકારનો ઉપયોગ કર્યો હતો જે સ્વ-ઉપચાર હોવાનું જાણવા મળ્યું છે. સ્ટ્રેટલિંગાઇટ સ્ફટિકો રોમન કોંક્રિટના ઇન્ટરફેસિયલ ઝોન સાથે રચાય છે, જે એકંદર અને મોર્ટારને એકસાથે જોડે છે અને આ પ્રક્રિયા 2000 વર્ષ પછી પણ ચાલુ રહી હતી અને તેની શોધ ભૂસ્તરશાસ્ત્રી મેરી જેક્સન અને તેમના સાથીદારો દ્વારા 2014 માં કરવામાં આવી હતી. 1990ના દાયકાની શરૂઆતમાં, કેરોલિન એમ. ડ્રાયએ એક રૂપરેખાંકન વિકસાવીને પ્રથમ આધુનિક સમકાલીન સ્વ-ઉપચાર અભિગમની રચના કરી હતી જે સિમેન્ટીયસ મેટ્રિક્સમાં જડિત રેસામાંથી સમારકામ રસાયણોને મુક્ત કરવાની સુવિધા આપે છે. ત્યારથી, સંશોધન સમુદાયે કોંક્રિટમાં સ્વ-ઉપચાર ગુણધર્મોનો સમાવેશ કરવા માટે વિવિધ તકનીકો વિકસાવી છે. અન્ય સ્વ-ઉપચાર સામગ્રીઓમાં, તાજેતરના વર્ષોમાં, સ્વ-ઉપચાર કોંક્રિટ સંશોધન કાર્યો ઝડપથી વધી રહ્યા છે કારણ કે સાર્કોસ કોસ્ટ એક્શન, આરએમ 4 એલ, રીશિલિઅન્સ અને સ્માર્ટન્સ જેવા સરકારી ભંડોળથી ચાલતા સંઘો છે. આગાહી સમયગાળા દરમિયાન સેલ્ફ-હીલિંગ કોંક્રિટ માટેનું વિશ્વવ્યાપી બજાર 36.8% ના CAGR સાથે વધવાની ધારણા છે, જેની આવક 2021માં US $34.10 અબજથી વધીને 2030માં US $562.97 અબજ થઈ જશે. મોટા પાયે માળખાગત યોજનાઓમાં રોકાણમાં વધારો અને લાંબા ગાળાના લક્ષ્યાંકો માટે માળખાગત યોજનાઓમાં જોડાવા માટે વિવિધ દેશોની સરકારો વચ્ચે સહયોગમાં વધારો એ બજારના વિસ્તરણને પ્રોત્સાહન આપતા પરિબળો છે. સિમેન્ટીયસ સામગ્રીનો ઓટોજેનસ હીલિંગ ક્રેક સેલ્ફ-ક્લોઝરને પ્રભાવિત કરે છે અને ત્યારબાદ, કમ્પોઝિટ્સની ટકાઉપણું અને ભૌતિક-યાંત્રિક કામગીરીને પ્રભાવિત કરે છે. તે પ્રાચીન માળખાઓ અને ઇમારતોના નોંધપાત્ર જીવન વિસ્તરણ માટેનું એક મુખ્ય કારણ માનવામાં આવે છે. ફ્રેન્ચ એકેડેમી ઓફ સાયન્સ દ્વારા 1836 માં સિમેન્ટ-આધારિત સંયોજનોમાં સ્વયંસ્ફુરિત સ્વ-ઉપચારની પ્રથમ નોંધ લેવામાં આવી હતી, જ્યારે પાઈપોમાં તિરાડો, પાણી જાળવી રાખવાની રચનાઓ વગેરે સ્વ-ઉપચારિત થઈ હતી. 1900ના દાયકામાં નોંધપાત્ર સૈદ્ધાંતિક અને પ્રાયોગિક સંશોધનોએ દર્શાવ્યું હતું કે ઓટોજેનસ સ્વ-ઉપચાર પ્રક્રિયાઓ મોટે ભાગે ભૌતિક, યાંત્રિક અને સિમેન્ટીયસ મેટ્રિક્સની અંદરની રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ સાથે જોડાયેલી છે જે યોજનામાં દર્શાવવામાં આવી છે. કહેવાતા "સપાટી-નિયંત્રિત સ્ફટિક વિકાસ" દરમિયાન જે ત્યારે થાય છે જ્યારે તિરાડ પ્રેરિત થાય છે, કેલ્શિયમ આયનો અસ્થિભંગના ચહેરા પરથી તરત જ સુલભ થાય છે, અને સ્ફટિકની વૃદ્ધિને વેગ મળે છે. ક્રેક દિવાલો પર કેલ્સાઇટનું પ્રારંભિક સ્તર રચાયા પછી અને આસપાસના કોંક્રિટ મેટ્રિક્સમાં કેલ્શિયમ આયનો ઓછા સમૃદ્ધ બને છે, કહેવાતા "પ્રસરણ-નિયંત્રિત સ્ફટિક વૃદ્ધિ" તરફ સંક્રમણ થાય છે, જેનો અર્થ છે કે Ca2 + આયનો કોંક્રિટ દ્વારા ફેલાતા હોવા જોઈએ, અને ક્રેક સપાટી સુધી પહોંચવા અને હીલિંગ ઉત્પાદનોના વરસાદને સુનિશ્ચિત કરવા માટે CaCO3 સ્તર. સ્પષ્ટપણે, બીજો તબક્કો પ્રથમ કરતાં ઘણો ધીમો છે. પોઝોલેનિક ઉમેરાઓ સહિત સંયુક્ત સિમેન્ટના કિસ્સામાં, કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડનો એક ભાગ, જેને Ca2 + આયનોના પ્રાથમિક સ્રોત તરીકે ઓળખવામાં આવ્યો છે, તેનો ઉપયોગ CSH રચના માટે ચોક્કસ પોઝોલેનિક પ્રતિક્રિયામાં થાય છે. આના પરિણામે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનો વિલંબિત અને નબળો વરસાદ થશે. આ યોજનામાં દર્શાવવામાં આવેલી અન્ય નાની પદ્ધતિઓમાં કેલ્શિયમ સિલિકેટ હાઇડ્રેટ્સ દ્વારા પાણીના શોષણને કારણે તિરાડની દિવાલો પર હાઇડ્રેટેડ સિમેન્ટ પેસ્ટનો સોજો અને કાટમાળ અને બારીક કોંક્રિટના કણો દ્વારા અવરોધિત યાંત્રિક તિરાડ, તિરાડ પ્રક્રિયાના સીધા પરિણામો અથવા પાણીમાં અશુદ્ધિઓના પરિણામે તિરાડમાં પ્રવેશવાનો સમાવેશ થાય છે. ઓટોજેનસ હીલિંગ મિકેનિઝમ્સ માત્ર નાની તિરાડો માટે અસરકારક છે, જો કે મટાડી શકાય તેવી તિરાડો માટે મહત્તમ પહોળાઈની વિશાળ શ્રેણી છેઃ 10-100 માઇક્રોન, કેટલીકવાર 200 માઇક્રોન સુધી પરંતુ 300 માઇક્રોનથી ઓછી, માત્ર પાણીની હાજરીમાં. તેમના સામાન્ય રીતે છૂટાછવાયા પરિણામો અને સંખ્યાબંધ પરિબળો અને ચલ પરની નિર્ભરતાને કારણે તેમને નિયંત્રિત કરવા અને આગાહી કરવી પડકારજનક છે. 1) કોંક્રિટની ઉંમર અને રચના, 2) પાણીની હાજરી, અને 3) કોંક્રિટ ફ્રેક્ચરની જાડાઈ અને સ્વરૂપ સૌથી પ્રભાવશાળી તત્વો છે. જ્યારે તિરાડની પહોળાઈ મર્યાદિત હોય ત્યારે ઉત્તેજિત ઓટોજેનસ હીલિંગ વધુ સફળ થાય છે. પાણીની હાજરી પણ એક મહત્વપૂર્ણ તત્વ છે. સતત હાઇડ્રેશન અથવા સ્ફટિકીકરણની ઉત્તેજના સ્વ-ઉપચારને પણ પ્રોત્સાહન આપે છે. તેથી, જે પદ્ધતિઓ તિરાડની પહોળાઈને પ્રતિબંધિત કરે છે, પાણી પૂરું પાડે છે, અથવા હાઇડ્રેશન અથવા સ્ફટિકીકરણને વેગ આપે છે તેને ઓટોજેનસ હીલિંગને પ્રોત્સાહન આપવા અથવા વધારવા તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવશે. ખનિજ ઉમેરણોનો ઉપયોગ સ્વ-ઉપચાર પર ખનિજ ઉમેરણની અસરો પર મોટાભાગના સંશોધન બ્લાસ્ટ-ફર્નેસ સ્લેગ અને ફ્લાય એશ પર હાથ ધરવામાં આવ્યા છે. સતત હાઇડ્રેશન ઓટોજેનસ હીલિંગને પ્રોત્સાહન આપે છે કારણ કે આ ઉમેરાઓના મુખ્ય વિભાગો વૃદ્ધાવસ્થામાં પણ નિર્જલીકૃત રહે છે. પોઝોલેનિક પ્રતિક્રિયા, જે સિલિસિયસ અને/અથવા એલ્યુમિનસ ઉમેરાઓ (ફ્લાય એશ, બ્લાસ્ટ-ફર્નેસ સ્લેગ, સિલિકા ફ્યુમ, કેલ્સિન માટી, વગેરે) માટે વિશિષ્ટ છે. સંયુક્ત સિમેન્ટમાં, લાંબા ગાળાના CSH વિકાસની દ્રષ્ટિએ સિમેન્ટના અનાજના સતત હાઇડ્રેશનને મજબૂત કરી શકે છે અને પરિણામે, અમુક અંશે ઓટોજેનસ સેલ્ફ-હીલિંગ થઈ શકે છે. સ્ફટિકીય સંમિશ્રણોનો ઉપયોગ "સ્ફટિકીય સંમિશ્રણ" શબ્દસમૂહ એ એક લેબલ છે જે જરૂરી રીતે કાર્યક્ષમતા અથવા પરમાણુ માળખું સૂચવતું નથી કારણ કે તે વ્યાપારી રીતે સુલભ ચીજવસ્તુઓમાંથી લેવામાં આવે છે, જેના ઘટકો ઘણીવાર નિર્દિષ્ટ કરવામાં આવતા નથી. વ્યવહારીક રીતે, વ્યાપારી સ્ફટિકીય સંમિશ્રણોને પૂરક સિમેન્ટીયસ સામગ્રી (એસસીએમ) થી તેમના ડોઝ દ્વારા અલગ કરી શકાય છે, સામાન્ય રીતે સ્ફટિકીય સંમિશ્રણો માટે સિમેન્ટના વજન દ્વારા 1 ટકા અને એસસીએમ માટે 5 ટકાથી વધુ. સ્ફટિકીય મિશ્રણ (સી. એ.) ને એક અનન્ય પ્રકારના અભેદ્યતા-ઘટાડતા મિશ્રણ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. મિશ્રણને ઘટાડતી અભેદ્યતાની શ્રેણીમાં વિવિધ પ્રકારની સામગ્રીનો સમાવેશ થાય છે, જેને સામાન્ય શબ્દ "સ્ફટિકીય મિશ્રણ" દ્વારા પણ ઓળખવામાં આવે છે. વધુમાં, મોટાભાગના વ્યાપારી ઉત્પાદનોમાં માલિકીના ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે, અને તેમના ફોર્મ્યુલેશન ગુપ્ત રાખવામાં આવે છે. જો કે, સામાન્ય રીતે, સીએ અત્યંત હાઇડ્રોફિલિક ઉત્પાદનો છે જે "સક્રિય રસાયણો" દ્વારા બનાવવામાં આવે છે જે ઘણીવાર સિમેન્ટ અને રેતી સાથે મિશ્રિત થાય છે. પાણીની હાજરીમાં, તેઓ પ્રતિક્રિયા આપે છે, પાણીમાં અદ્રાવ્ય છિદ્રો/તિરાડ-અવરોધિત અવક્ષેપો બનાવે છે જે CSH ઘનતા અને પાણીના પ્રવેશ સામે પ્રતિકારમાં સુધારો કરે છે. જ્યારે ભેજનો સંપર્ક કરવામાં આવે ત્યારે 3 ટકા, 5 ટકા અને 7 ટકા સિમેન્ટ સામગ્રીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે ત્યારે સી. એ. કોંક્રિટના યાંત્રિક ગુણોને વધારવા માટે દર્શાવવામાં આવ્યા છે. જો કે, ઉપર ઉલ્લેખિત ટકાવારી વધારા માટે એકદમ ઊંચી હોઈ શકે છે. સુપરઆબ્સોર્બન્ટ પોલિમરનો ઉપયોગ સુપરઆબ્સોર્બન્ટ પોલિમર કુદરતી અથવા કૃત્રિમ 3ડી ક્રોસ-લિંક્ડ હોમોપોલિમર અથવા ઉચ્ચ પ્રવાહી શોષણ ક્ષમતા ધરાવતા કોપોલિમર છે. સોજાની ક્ષમતા મોનોમર્સના પ્રકાર અને ક્રોસ-લિંકિંગ ઘનતા અનુસાર બદલાય છે અને 1000 ગ્રામ ગ્રામ-1 સુધી પહોંચી શકે છે. મહત્તમ સોજો વિદ્યુતભારિત જૂથોની હાજરી અને પોલિમર મેટ્રિક્સના સ્થિતિસ્થાપક રીટ્રેક્ટિવ દળો સાથે સંબંધિત ઓસ્મોટિક દબાણ વચ્ચેના સંતુલનમાંથી પરિણમે છે. વધુમાં, ઓસ્મોટિક દબાણ જલીય દ્રાવણમાં આયનોની સાંદ્રતા સાથે સંબંધિત હોવાથી, સોજો માધ્યમની આયનીય શક્તિ શોષણ વર્તનને નોંધપાત્ર રીતે પ્રભાવિત કરે છે. ઘણા ઉપયોગના ક્ષેત્રો (દા. ત., સેનિટરી અને બાયોમેડિકલ ક્ષેત્ર, કૃષિ ક્ષેત્ર) સિવાય જ્યાં હાલમાં એસએપીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, વધુને વધુ સંશોધન મોર્ટાર/કોંક્રિટમાં એસએપીના ઉપયોગ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરી રહ્યું છે. સખ્તાઇ દરમિયાન સ્વ-સૂકવણી સંકોચનને મર્યાદિત કરવા માટે, પાણી-થી-બંધનકર્તા ગુણોત્તર સાથે સિમેન્ટિયસ પ્રણાલીઓમાં આંતરિક ઉપચાર એજન્ટ તરીકે એસએપી ઉમેરવામાં આવ્યા હતા. ઓટોજેનસ સંકોચન ઘટાડવા ઉપરાંત, ફ્રીઝ-થો પ્રતિકારમાં સુધારો કરવા અને સ્વ-સીલિંગ અને સ્વ-હીલિંગ ગુણધર્મોને પ્રેરિત કરવા માટે સિમેન્ટીયસ સામગ્રીમાં એસએપી ઉમેરી શકાય છે. બાદમાંની દ્રષ્ટિએ, એસએપીનો સમાવેશ ઘણા હેતુઓ પૂરા કરે છે. પ્રથમ અને અગ્રણી, એસએપી, જે કોંક્રિટ મિશ્રણ દરમિયાન મિશ્રણ પાણીને શોષી લે છે અને જ્યારે મેટ્રિક્સ સખત થાય છે ત્યારે સંકોચાય છે, તે મેક્રોપોર્સને પાછળ છોડી દે છે. આ મેક્રોપોર્સ નબળા મેટ્રિક્સ સાઇટ્સ તરીકે કામ કરે છે, જે બહુવિધ ક્રેકિંગને આકર્ષે છે અને પ્રોત્સાહિત કરે છે. બંને ક્રિયાઓ તિરાડોને એસએપી મેક્રોપોર્સને પાર કરવાની મંજૂરી આપીને અને સાંકડી તિરાડો પેદા કરીને ક્રેક ક્લોઝરને પ્રોત્સાહન આપે છે. જો કે, આ મેક્રોપોર્સ શક્તિના નુકસાન માટે જવાબદાર હોઈ શકે છે, પરંતુ હંમેશા નહીં, કારણ કે SAPs આંતરિક હીલિંગ એજન્ટ તરીકે પણ કામ કરી શકે છે અને અગાઉ જણાવ્યા મુજબ વધુ હાઇડ્રેશન ચલાવી શકે છે. તે બધા ઉપયોગમાં લેવાતા એસએપીના પ્રકાર, કણોના કદ અને આકાર, એસએપીની સંખ્યા, મિશ્રણનો ડબલ્યુ/સી ગુણોત્તર, કાર્યક્ષમતામાં થયેલા નુકસાનની ભરપાઈ કરવા માટે પાણીનો ઉમેરો અને અન્ય બાબતોની સાથે મિશ્રણ તકનીક પર આધાર રાખે છે. સ્વાયત્ત સ્વ-ઉપચાર સ્વાયત્ત સ્વ-ઉપચાર સ્વ-ઉપચાર કાર્ય આપવા માટે મેટ્રિક્સમાં બિનપરંપરાગત ઇજનેરી ફેરફારોને એકીકૃત કરવા પર આધારિત છે. એન્કૅપ્સ્યુલેશન લાંબા સમયથી હીલિંગ એજન્ટોને સીધા તિરાડો સુધી પહોંચાડવા માટે તરફેણકારી પદ્ધતિ રહી છે, જે જગ્યાએ સમારકામની મંજૂરી આપે છે. હીલિંગ સંયોજનોને સમાવિષ્ટ કરવામાં, બે અભિગમો છેઃ સ્વતંત્ર અને સતત. મુખ્ય તફાવત એ હીલિંગ એજન્ટને સંગ્રહિત કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિ છે, જે સારવાર કરી શકાય તેવા નુકસાનની હદ, હીલિંગની પુનરાવર્તિતતા અને દરેક વ્યૂહરચના માટે પુનઃપ્રાપ્તિ દર નક્કી કરે છે. જો કે, કેપ્સ્યૂલ સિસ્ટમની રચનાથી લઈને એકીકરણ, યાંત્રિક લાક્ષણિકતા, ટ્રિગરિંગ અને હીલિંગ આકારણી દ્વારા એન્કેપ્સ્યુલેટેડ-આધારિત સ્વ-હીલિંગ સિસ્ટમની રચનામાં ઘણા તત્વોને સંબોધિત કરવા આવશ્યક છે. માઇક્રોએનકેપ્સ્યુલેશન માઇક્રોએનકેપ્સ્યુલેશન (વ્યાસ <1 મીમી) સિમેન્ટિસિયસ સિસ્ટમ્સ માટે સ્વાયત્ત સ્વ-હીલિંગ ઘટકોના ઉત્પાદન માટે એક લોકપ્રિય તકનીક છે, જે વ્હાઇટ એટ અલના અગ્રણી અભ્યાસથી પ્રેરિત છે. માઇક્રોકેપ્સ્યુલ્સ સીધા મેટ્રિક્સમાં અને ક્રેક ડેવલપમેન્ટ પર સામેલ કરવામાં આવ્યા હતા, અને ક્રેક વોલ્યુમમાં કોરને મુક્ત કર્યા હતા. વિસર્જિત પદાર્થ પછી ક્રેકને મટાડવા માટે મેટ્રિક્સમાં વિતરિત ઉત્પ્રેરક સાથે પ્રતિક્રિયા કરશે. ઘણા પ્રસંગોએ, કોંક્રિટમાં માઇક્રોકેપ્સ્યુલ આધારિત ઉપચાર માટેના ખ્યાલનો પુરાવો સાબિત થયો છે. તાજેતરના કેપ્સ્યૂલ સંશોધનોએ એડહેસિવ બે-ઘટક પ્રણાલીઓના ઉપયોગ પર ભાર મૂકવાનું ચાલુ રાખ્યું છે, જે સક્રિયકરણ અને સખ્તાઇ માટે મેટ્રિક્સમાં ઉત્પ્રેરકના એક સાથે એમ્બેડિંગની જરૂર છે. વાંગ એટ અલ. માઇક્રોકેપ્સ્યુલ્સ માટે 0.0 ઉત્પ્રેરકના ગુણોત્તરની સલાહ આપવામાં આવી છે, જો કે અન્ય લોકોએ એન્કેપ્સ્યુલેટેડ ઇપોક્સીના સક્રિયકરણની બાંયધરી આપવા માટે માઇક્રોકેપ્સ્યુલ્સ માટે 1.3 ઉત્પ્રેરકનો ગુણોત્તર સૂચવ્યો છે. જો કે, અત્યંત આલ્કલાઇન સિમેન્ટિસિયસ મેટ્રિક્સમાં પ્રતિક્રિયાશીલ કાર્બનિક હીલિંગ એજન્ટોની લાંબા ગાળાની સ્થિરતા અને તેમની લાંબા ગાળાની કામગીરી અનિશ્ચિત રહે છે. જો કે, ઊભરતાં સંશોધન, સિમેન્ટિયસ મેટ્રિક્સના ખનિજ સબસ્ટ્રેટ સાથે સુસંગતતા અને બંધનને પ્રોત્સાહન આપે છે, કેપ્સ્યૂલ તરફ આગળ વધે છે જે આવા હીલિંગ ઉત્પાદનો પ્રદાન કરી શકે છે; તેમાં એન્કેપ્સ્યુલેટેડ બેક્ટેરિયલ બીજકણ અને કોલૉઇડલ સિલિકા અને સોડિયમ સિલિકેટ જેવા ખનિજ કાર્ગો શામેલ છે. પહેલું કાર્બોનેટ વરસાદમાં વધારો કરી શકે છે, જ્યારે બીજું કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડને વધુ ઇચ્છનીય CSH જેલમાં રૂપાંતરિત કરી શકે છે. મેક્રોએનકેપ્સ્યુલેશન ડ્રાયએ મેક્રોએનકેપ્સ્યુલેશનનો ઉપયોગ કરીને પ્રારંભિક સંશોધનોમાંથી એક હાથ ધર્યું હતું, જેમાં કોંક્રિટની તિરાડોને મટાડવા માટે મોનો-અથવા મલ્ટીકોમ્પોનન્ટ મિથાઈલ મેથાક્રિલેટ કોર સાથે પોલીપ્રોપીલીન અને ગ્લાસ ફાઇબરનો પ્રસ્તાવ મૂકવામાં આવ્યો હતો. રેસાની પસંદગી યાંત્રિક મજબૂતીકરણ, ક્રેક સીલિંગ અને ખર્ચ-અસરકારક એન્કેપ્સ્યુલેટિંગ તકનીકના સંયોજન દ્વારા પ્રેરિત હતી. વધુમાં, આ પદ્ધતિને રોપેલા માઇક્રોકેપ્સ્યુલ્સ કરતાં વધુ પસંદ કરવામાં આવી હતી કારણ કે તે હીલિંગ એજન્ટનો વધુ જથ્થો જાળવી રાખવાનો લાભ આપે છે અને ઘણા ઉપચારની શક્યતા આપે છે. અંતિમ ઉદ્દેશ સમય જતાં એડહેસિવ બ્રેકડાઉન ટાળવાનો હતો. હીલિંગ એજન્ટનું પ્રકાશન તિરાડોની રચનાને કારણે શરૂ થયું હતું, જેના કારણે રોપાયેલા બરડ રેસાનો નાશ થયો હતો. પ્રક્રિયાના નીચા તાપમાન અને એક્સટ્રુઝન, ભરણ અને સીલિંગ તબક્કાઓને એકીકૃત કરવાની ક્ષમતા પોલિમરીક કેપ્સ્યુલ્સને ઉત્પાદન માટે સંભવિત રીતે સરળ બનાવે છે. નળાકાર કેપ્સ્યુલ્સના કિસ્સામાં, વ્યાસ 0.8 થી 5 મીમી સુધીનો હોય છે જેથી તિરાડનું આકર્ષક કેશિકા બળ અને પ્રવાહી દળ પરનું ગુરુત્વાકર્ષણ બળ નળાકાર કેપ્સ્યુલ્સના કેશિકા પ્રતિરોધક બળ અને સીલબંધ છેડાઓના પરિણામે નકારાત્મક દબાણ બળોને દૂર કરવા માટે પૂરતું હોય છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, મેટ્રિક્સની તિરાડની પહોળાઈ કેપ્સ્યુલ્સના આંતરિક વ્યાસ કરતાં ઓછી હોવી જોઈએ. વેસ્ક્યુલર હીલિંગ કોંક્રિટમાં વેસ્ક્યુલર હીલિંગની વિભાવના સ્વ-ઉપચાર માટે બાયોમિમેટિક અભિગમનો ઉપયોગ કરે છે. માનવ રક્તવાહિની તંત્ર, જે સમગ્ર શરીરમાં લોહીનું સંચાલન કરે છે, અને છોડની વાહિની પેશી પ્રણાલી, જે ઝાયલેમ અને ફ્લોએમ નેટવર્ક દ્વારા ખોરાક, પાણી અને ખનિજોનું પરિવહન કરે છે, તે વાહિની નેટવર્ક પ્રણાલીઓના ઉદાહરણો છે. તેવી જ રીતે, કોંક્રિટમાં વેસ્ક્યુલર નેટવર્ક પ્રવાહી હીલિંગ રસાયણોને ક્ષતિગ્રસ્ત વિસ્તારોમાં પરિવહન કરી શકે છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે, જ્યારે આ હીલિંગ પદાર્થ બાહ્ય સ્રોતમાંથી પ્રદાન કરવામાં આવે ત્યારે ક્ષતિગ્રસ્ત સામગ્રીના જથ્થાની કોઈ મર્યાદા નથી. ડ્રાય દ્વારા કરવામાં આવેલા પ્રારંભિક કાર્યમાં કોંક્રિટમાં લાંબી, પાતળી કાચની ચેનલોનો સમાવેશ થતો હતો. આ સ્વ-હીલિંગ મિકેનિઝમને આખરે વધારવામાં આવી હતી અને સેમ્પલ બ્રિજ ડેક પર તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. આ ખૂબ જ નાજુક સામગ્રી સાથે કોંક્રિટને ઢાળવામાં મુશ્કેલી એ આ તકનીકના વ્યાપક ઉપયોગને અટકાવવામાં એક અવરોધ હતો. એન્કેપ્સ્યુલેશન પદ્ધતિ પર વેસ્ક્યુલર તકનીકનો નોંધપાત્ર ફાયદો એ છે કે હીલિંગ એજન્ટ સતત સંચાલિત થઈ શકે છે. ખરેખર, વિવિધ પ્રકારના કોંક્રિટ નુકસાનને મટાડવા માટે વિવિધ સમયગાળામાં વિવિધ હીલિંગ એજન્ટોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. વધુમાં, હીલિંગ એજન્ટ દબાણ હેઠળ પહોંચાડી શકાય છે તેની ખાતરી કરવા માટે કે તે ઇચ્છિત નુકસાન ઝોનમાં પહોંચે છે, જે કોંક્રિટ ફ્રેક્ચરને ઠીક કરવા માટે ઇપોકસીને ઇન્જેક્શન આપવાની કલ્પના જેવું જ છે. કોંક્રિટમાં, વિવિધ પ્રકારના વેસ્ક્યુલર નેટવર્ક લાગુ કરવામાં આવ્યા છે. સૌથી સરળ સંસ્કરણમાં 1 ડી ચેનલનો સમાવેશ થાય છે, જેના બંને છેડા કોંક્રિટની સપાટીથી સુલભ છે. ક્ષતિગ્રસ્ત વિસ્તારોમાં હીલિંગ એજન્ટોના સ્થાનાંતરણ માટે વિવિધ અને વૈકલ્પિક માર્ગો આપવા માટે કોંક્રિટમાં જટિલ દ્વિ-અને ત્રિ-પરિમાણીય ચેનલ નેટવર્ક વિકસાવવામાં આવ્યા છે. નેટવર્કની અંદર મલ્ટીફ્લો જંકશન નોડ્સનો ઉપયોગ કરીને, આ જટિલ આકારોનો પણ ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. માઇક્રોબાયલ પ્રવૃત્તિના આડપેદાશ તરીકે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટની રચના કોંક્રિટની સ્વ-ઉપચાર ક્ષમતા "ઇજનેરી" માટે એક વધારાની પદ્ધતિ છે. તે સક્રિય અને લાંબા સમય સુધી ટકી રહેલા તિરાડના સમારકામની ક્ષમતા ધરાવે છે, જ્યારે તે સંભવિત પર્યાવરણીય રીતે ફાયદાકારક તકનીક પણ છે. કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ (સી. એ. સી. ઓ. 3), જેને ઘણીવાર ચૂનાના પત્થરો તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, તે અસરકારક બંધન ક્ષમતા ધરાવે છે અને વર્તમાન કોંક્રિટ ફોર્મ્યુલેશન સાથે સુસંગત છે. પ્રવર્તમાન કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (પોર્ટલેન્ડાઇટ) ખનિજોના કાર્બોનેશનના પરિણામે, કેલ્શિયમ કાર્બોનેટને કોંક્રિટ મિશ્રણ ડિઝાઇનમાં સામેલ કરી શકાય છે અથવા કોંક્રિટ મેટ્રિક્સની અંદર રાસાયણિક રીતે બનાવી શકાય છે. કોંક્રિટના મેટ્રિક્સની અંદર ઉત્પન્ન થયેલ ચૂનાના પત્થરો છિદ્રો ભરીને મેટ્રિક્સની ઘનતામાં પરિણમી શકે છે અને તેની (પાણી) અભેદ્યતામાં ઘટાડો કરીને અને ગુમાવેલી શક્તિની પુનઃપ્રાપ્તિમાં પરિણમે છે. જો સંજોગો અનુકૂળ હોય, તો મોટાભાગના બેક્ટેરિયા દ્રાવણમાંથી CaCO3 ને અવક્ષેપિત કરી શકે છે. જો કે, બેક્ટેરિયલ સી. એ. સી. ઓ. 3 ના વરસાદ માટે અલગ ચયાપચય માર્ગોને અનુસરતા બેક્ટેરિયાની કાર્બોનેટોજેનેસિટી બદલાય છે. વધુમાં, ઘણા બાહ્ય ચલો વરસાદની કાર્યક્ષમતાને પ્રભાવિત કરે છે અને તે જ બેક્ટેરિયાના તાણને કારણે વિવિધ માત્રામાં કાર્બોનેટ ઉત્પન્ન કરે છે. તે સંભવિત છે કે ભીના-સૂકા વાતાવરણમાં, ઉપચાર વધુ ઝડપથી થાય છે. વધુમાં, જૈવિક પ્રવૃત્તિ દ્વારા ઝડપી અને વધુ અસરકારક ઉપચાર પ્રાપ્ત કરવા માટે તિરાડની પહોળાઈનું નિયમન નિર્ણાયક છે. આ પણ જુઓ સંદર્ભો કોંક્રિટ બાયોમટેરિયલ્સ સ્માર્ટ સામગ્રી