DARPA 正在寻找一种“生物”方式来恢复混凝土
BRACE 程序徽标显示了混凝土修复顺序
美国高级开发署 (DARPA) 已着手解决恢复和维护基础设施的问题。 自去年以来，BRACE 计划的工作一直在进行，在此期间，他们计划寻找从根本上恢复和修复混凝土和钢筋混凝土结构的新方法。 我们考虑可以解决问题而无需拆除结构或更换其元素的“生物”技术。
退化问题
混凝土和钢筋混凝土是现代建筑的主要材料之一，广泛应用于军事和民用基础设施建设。 然而，尽管它们具有所有优点，但它们可能会因负面后果而退化。
在外界因素的影响下，以及由于构图不正确、不符合施工工艺等原因。 混凝土出现裂缝，然后开始崩塌。 外部水分会导致金属元件腐蚀，从而降低结构强度，还会产生额外的内部应力。 结构的强度逐渐降低，直至完全破坏。
据DARPA机构称，目前美军已全面面临混凝土结构退化问题。 许多建于 XNUMX 世纪中叶的各种用途的物品仍在使用中。 由于年龄和外部因素，他们的状况有很多不足之处，需要引起注意。
而美国军事建设者不得不使用“普通”混凝土
并非所有此类设施都可以或应该得到修复或拆除和重建。 在这方面，建议开发新的修复技术，以便在没有重大外部影响的情况下恢复建筑材料和结构的完整性。
灵感来自大自然
2022 年 XNUMX 月，DARPA 宣布启动一项新的研究计划，名为“仿生混凝土修复旧混凝土结构”（“旧混凝土结构的仿生修复”）或 BRACE（听起来像“Brace”或“Brace”）。
作为新计划的一部分，计划重新检查混凝土和钢筋混凝土在不同条件下和不同时间的退化和破坏过程。 根据收集到的信息，他们将尝试创造一种新技术来修复和/或保持结构的完整性。
作为 BRACE 的一部分，DARPA 提供了一个有趣的损伤恢复概念。 我们需要一些方法，可以在受损区域或混凝土厚度中形成类似于血管或菌丝体的细通道网络。 通过这个网络，修复材料应该以最佳方式运送到受损区域。 一旦进入正确的区域，材料颗粒将嵌入现有结构并对其进行加固。
在修复模式下，运河网络必须确保将大量建筑材料快速运送到受损区域以填补由此产生的空隙。 预防将包括在小缺陷增加并开始构成威胁之前类似地填补它们。 此外，DARPA 还希望使用渠道网络进行材料诊断和损伤信号传递。
具体如何创建频道将由参与该计划的组织决定。 可以使用某些化学、生物和其他手段。 同时，“容器”网络的横截面和配置不应对已经削弱的修复结构的强度产生不利影响。
该程序分为两个所谓的。 具有相似但不同目标的技术领域（Technical Areas）。 第一个“区域”TA1 的任务是实际创造一项新技术。 作为 TA2 方向的一部分，将开发使用新工具的方法，以及用于验证的测试系统和模型。 未来，一个新的任务将会出现——需要开发高速版本的技术。 在它的帮助下，他们计划修复对建筑物、机场等的轻微损坏。
BRACE 计划于去年 2026 月开始，需要四年半的时间才能完成。 这意味着新技术应该会在 XNUMX 财年结束前出现。 新材料在工程和建筑结构中出现的时间还不能确定。 在不确定的未来，不排除将新的发展转移到民用领域，它们也将在民用领域得到广泛应用。
研究人员和表演者
一年前，DARPA 启动了 BRACE 计划，并开始征集希望参与其中的组织的申请。 23 年 2023 月 XNUMX 日，该机构宣布完成计划的准备部分和参与者的选择。
三个美国组织将参与新技术的全面开发。 这是利弗莫尔国家实验室。 E. Lawrence，科罗拉多大学和巴特尔纪念研究所。 他们就混凝土的“生物”修复提出了自己的想法和进展。
水泥砂浆建筑的 XNUMXD 打印
遗憾的是，BRACE 成员组织的初步项目细节尚未公布。 官方报告提到它们都满足客户的基本要求，并且基于材料内渠道网络的想法。 在这种情况下，一般概念可以用不同的方式实现。
据 DARPA 称，该项目的所有三名参与者都将在两个“技术领域”工作。 他们将不得不开发新技术，并使其适应实际使用。 参与者还将创建一套测试措施和方法。
应用领域
BRACE计划的主要阶段才刚刚开始，其结果还得再等几年。 此外，目前还不能保证研究参与者会处理这些任务。 不过，DARPA机构已经指明了新技术可能的应用领域和预期效果。
五角大楼拥有大量各种军事基础设施，在建造过程中使用了混凝土和钢筋混凝土。 这些是各种建筑物和构筑物、机场跑道、港口泊位，甚至是战略导弹的筒仓发射器。 这些混凝土/钢筋混凝土结构中有很大一部分建于遥远的过去，并且正在逐渐恶化。
在开发的工具的帮助下，他们计划在未来修复损坏的物体及其元素。 此外，不排除在施工阶段使用它们，这将防止结构进一步退化。 因此，旧设施将能够运行更长时间，而新建设施最初将拥有更多资源。 在这两种情况下，都会有已知的节省。
还计划为快速修复创造资金。 在他们的帮助下，他们将处理对机场和各种建筑物的战斗破坏。 该应用对修复手段提出了特殊要求，但具有明显的优势。
未来，BRACE 技术将能够进入民用和军民两用领域。 混凝土结构几乎无处不在，包括。 在至关重要的对象上。 引入有前途的维修和预防手段将允许以相对快速和最小的成本恢复受损设施和结构，并延长其运行时间。 此外，将有可能在几乎完全恢复力量的情况下快速修复。
显然，来自 DARPA 和承包商的新技术肯定会在民用领域找到他们的客户。 最近，美国经历了严重的基础设施问题。 由于多种原因，交通、能源、工业等领域的各种物体的磨损和撕裂都在增加。 没有得到应有的重视。 预防不充分，导致各种事故的发生。 BRACE 技术的出现和广泛使用可能会降低此类风险，尽管它不会完全消除它们。
艰巨的任务
因此，DARPA 机构正在启动全面研究，作为另一个有前途的双重用途计划的一部分。 BRACE 计划的目标是在材料科学和建筑领域创造根本性的新技术。 如果该计划的参与者做好自己的工作，那么美国军方和民用建筑工人将获得新的特殊机会。
然而，BRACE 成员面临着非常艰巨的任务。 他们将不得不寻找具有特殊功能和能力的工具，并确保其在实践中的应用。 是否有可能获得所有预期的结果，将在几年后揭晓。 与此同时，五角大楼将不得不以通常的方式进行维修或拆除和重建设施——所有的时间和金钱成本。
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