Μία νέα τεχνολογία αναμένεται να φέρει επανάσταση στο σφράγισμα πετρωμάτων, και να προστατέψει τις κατασκευές από τις φυσικές καταστροφές.
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Ναγκόγια, ανέπτυξαν ένα επαναστατικό υλικό με βάση τη ρητίνη, το οποίο είχε τρομερά αποτελέσματα στο σφράγισμα ρωγμών σε βράχους, ακόμη και σε περιπτώσεις σεισμικής δραστηριότητας.
Αυτή η πρωτοποριακή καινοτομία, εμπνευσμένη από τη φυσική διαδικασία απολίθωσης, έχει τη δυνατότητα να μεταμορφώσει πολλές βιομηχανίες, από τη διαχείριση πυρηνικών αποβλήτων έως τη συντήρηση υποδομών.
Η καινοτομία τους, μια «ρητίνη που σχηματίζει σκυρόδεμα», όχι μόνο σφραγίζει τις ρωγμές και τα ρήγματα στα πετρώματα, αλλά επιδεικνύει επίσης μια άνευ προηγουμένου ικανότητα «αυτοεπούλωσης» έπειτα από σεισμικά γεγονότα.
Η έμπνευση ήρθε από τη φυσική διαδικασία απολίθωσης
Η ικανότητα της ρητίνης να αυτοεπουλώνεται είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτη, καθώς μπορεί δυνητικά να επεκτείνει τη διάρκεια ζωής των κατασκευών, και να μειώσει την ανάγκη για δαπανηρή συντήρηση και επισκευές.
«Συνειδητοποίησα ότι τα καλά διατηρημένα απολιθώματα μέσα σε κροκάλες, άντεξαν στις καιρικές συνθήκες και σε άλλα παρόμοια φαινόμενα για δεκάδες έως εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια στο φυσικό περιβάλλον», δήλωσε ο επικεφαλής ερευνητής Hidekazu Yoshida.
«Η έμπνευση ήρθε μελετώντας πόσο γρήγορα σχηματίζονταν αυτές οι κροκάλες, και γιατί τα απολιθώματα στο εσωτερικό τους διατηρούνταν τόσο καλά».
Οι αξιοσημείωτες ιδιότητες της ρητίνης οφείλονται στη μίμηση του φυσικού σχηματισμού των κροκάλων ασβεστίτη γύρω από οργανική ύλη, μια διαδικασία που έχει διατηρήσει απολιθώματα για χιλιετίες.
Αναμειγνύοντας δύο παράγοντες που πυροδοτούν τον ταχύτατο σχηματισμό κρυστάλλων ασβεστίτη κατά την επαφή τους με νερό, η ρητίνη γεμίζει και σφραγίζει αποτελεσματικά τα κενά στους βράχους, δημιουργώντας ένα αδιαπέραστο φράγμα.
Σχολαστικές δοκιμές αντοχής σε σεισμούς
Η αποτελεσματικότητα της ρητίνης δοκιμάστηκε σχολαστικά σε ένα υπόγειο εργαστήριο που βρίσκεται 350 μέτρα κάτω από την Χοκάιδο, το βορειότερο νησί της Ιαπωνίας, μια περιοχή γνωστή για τη σεισμική της δραστηριότητα.
Είναι ενδιαφέρον ότι η περιοχή βίωσε έξι σεισμούς μέσα σε δύο ημέρες κατά τη διάρκεια των δοκιμών.
Αξίζει να σημειωθεί το γεγονός πως η ρητίνη διατήρησε τη στεγάνωσή της καθ’ όλη τη διάρκεια αυτών των γεγονότων και επέδειξε ικανότητα αυτοεπούλωσης, σφραγίζοντας τυχόν ρωγμές που σχηματίστηκαν εξαιτίας των σεισμικών δονήσεων.
Αυτή η απαράμιλλη ανθεκτικότητα διαφοροποιεί τη «ρητίνη που σχηματίζει σκυρόδεμα» από τα συμβατικά υλικά με βάση το τσιμέντο, τα οποία συχνά δεν αντέχουν σε τέτοιες γεωλογικές δοκιμασίες.
«Δεν έχει παρατηρηθεί ξανά ένα τόσο γρήγορο και συνεχές στεγανοποιητικό αποτέλεσμα, συμπεριλαμβανομένης και της επισκευής ρωγμών μετά από σεισμό, δεν έχει αναφερθεί ποτέ ξανά. Τα συμβατικά υλικά με βάση το τσιμέντο δεν μπορούν να επιτύχουν αυτό το αποτέλεσμα» τόνισε ο Yoshida
Το μέλλον της στεγανοποίησης με ρητίνη
Οι συνέπειες αυτής της καινοτομίας έχουν ευρύτερες προεκτάσεις, που ξεπερνούν την ασφαλή απόρριψη επικίνδυνων αποβλήτων και διοξειδίου του άνθρακα.
Οι ερευνητές εξετάζουν τη δυνατότητα χρήσης της ρητίνης για το σφράγισμα ρωγμών σε κατασκευές από σκυρόδεμα, γεγονός που θα μπορούσε να βελτιώσει σημαντικά την ανθεκτικότητα και τη μακροζωία κτιρίων και άλλων υποδομών. Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ενίσχυση και τη σταθεροποίηση σηράγγων και φρεατίων σε ορυχεία.
Η ρητίνη θα αποδειχθεί επίσης πολύτιμη στο σφράγισμα εγκαταλελειμμένων πετρελαιοπηγών, τη διαχείριση των υπόγειων υδάτων και την επισκευή παλαιωμένων υποδομών όπως δρόμοι και κτίρια.
Επιπλέον, οι αυτοεπουλωτικές ιδιότητες της ρητίνης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επισκευή και προστασία αρχαίων κτισμάτων και μνημείων από την αποσύνθεση και τη διάβρωση.
Για να φέρει τη ρητίνη στην αγορά, η ερευνητική ομάδα συνεργάζεται τώρα με τον Οργανισμό Ατομικής Ενέργειας της Ιαπωνίας και τις εταιρείες Sekisui Chemical Co. και Chubu Electric Power Co., Ltd.
Οι κροκάλες συναντώνται σε όλον τον κόσμο
Σε παγκόσμιο επίπεδο, αξιοσημείωτα απολιθώματα ανακαλύπτονται συχνά εγκλωβισμένα μέσα σε στερεά, σφαιρικά πετρώματα, γνωστά ως κροκάλες. Σχηματίζονται από την καταβύθιση ορυκτού τσιμέντου μέσα στα κενά μεταξύ των σωματιδίων του ιζήματος. Βρίσκονται συνήθως σε ιζηματογενή πετρώματα ή στο έδαφος.
Ερευνητές του Πανεπιστημίου Nagoya είχαν ανακαλύψει ότι οι κροκάλες σχηματίζονται γρήγορα, μέσα σε μήνες έως χρόνια. Ο γρήγορος σχηματισμός των κροκάλων βοηθά στην ταχεία προστασία των απολιθωμάτων.
Παραπομπές
Post-earthquake rapid resealing of bedrock flow-paths by concretion-forming resin
