Trong một nghiên cứu công bố ngày 21/2/2026 trên tạp chí Construction and Building Materials, nhóm nghiên cứu Jing Xu và Hao Sun đã chứng minh vi sinh vật vẫn duy trì hoạt động trong bê tông sau một năm đóng rắn. Khi tạo ra vết nứt rộng 300 micromet, tương đương 0,3 mm, nhóm ghi nhận diện tích vết nứt được khép kín đạt 93% sau 28 ngày.
Kết quả này đáng chú ý bởi nhiều nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào bê tông mới đóng rắn trong thời gian ngắn. Công trình mới cho thấy các vi sinh vật được đưa vào vật liệu vẫn có thể tham gia quá trình tự phục hồi sau một khoảng thời gian dài.
Vi khuẩn tạo khoáng chất để lấp đầy vết nứt
Công nghệ được nghiên cứu dựa trên cơ chế kết tủa calcium carbonate do vi sinh vật thúc đẩy, thường được gọi là Microbially Induced Calcium Carbonate Precipitation (MICP).
Trong quá trình này, vi sinh vật tham gia chuyển hóa các chất dinh dưỡng và tạo ra các ion carbonate. Khi kết hợp với ion calcium trong môi trường phù hợp, chúng hình thành calcium carbonate (CaCO₃), một hợp chất khoáng có thành phần tương tự đá vôi.
Khi bê tông xuất hiện vết nứt, nước và các điều kiện môi trường thích hợp có thể kích hoạt hoạt động sinh học của vi sinh vật. Các sản phẩm khoáng hình thành và tích tụ trong khe nứt, từng bước lấp đầy khoảng trống và hạn chế nước tiếp tục thâm nhập vào kết cấu.
Trong nghiên cứu mới, nhóm khoa học kiểm tra khả năng tự phục hồi của bê tông sau một năm đóng rắn. Kết quả cho thấy quá trình khoáng hóa vẫn diễn ra dù hoạt tính sinh học đã suy giảm so với bê tông ở giai đoạn đóng rắn ngắn hơn.
Đối với các vết nứt có chiều rộng từ 100 đến 300 micromet, mẫu bê tông đã đóng rắn một năm đạt tỷ lệ khép kín diện tích vết nứt khoảng 66 - 77% sau 7 ngày. Sau 28 ngày, riêng mẫu có vết nứt rộng 300 micromet đạt tỷ lệ 93%.
Tuy nhiên, khả năng khép kín vết nứt không đồng nghĩa với việc bê tông đã khôi phục hoàn toàn các đặc tính ban đầu. Sau 28 ngày, nghiên cứu ghi nhận cường độ chịu nén được phục hồi khoảng 55%, trong khi khả năng chống thấm nước phục hồi khoảng 81%.
Các sản phẩm khoáng hình thành trong quá trình tự phục hồi cũng có cấu trúc đặc hơn, với kích thước tinh thể và hạt nhỏ hơn so với một số mẫu bê tông được đóng rắn trong thời gian ngắn.
Hai hướng nghiên cứu mới tiếp tục mở rộng khả năng tự phục hồi của bê tông
Bên cạnh phương pháp sử dụng vi sinh vật tạo khoáng, các nhà khoa học đang thử nghiệm nhiều cách khác nhau để đưa vật liệu sinh học vào kết cấu bê tông.
Một nghiên cứu công bố ngày 29/9/2026 trên tạp chí Scientific Reports tập trung vào bê tông nhẹ sử dụng cốt liệu đất sét nung nở (LECA) được xử lý bằng hai chủng vi khuẩn Bacillus pasteurii và Bacillus subtilis.
Nhóm nghiên cứu sử dụng các hạt cốt liệu nhẹ làm vật liệu mang vi khuẩn. Sau quá trình xử lý, khả năng hấp thụ nước của cốt liệu giảm tối đa 51,9%, trong khi khối lượng khô tăng khoảng 1,5-2%.
Các mẫu bê tông được thử nghiệm cho thấy khả năng phục hồi ấn tượng.
Khi đánh giá bê tông nhẹ có bổ sung vi khuẩn, nhóm ghi nhận cường độ chịu nén của mẫu bê tông sau 21 ngày phục hồi đạt 24,94 MPa, cao hơn 23% so với mẫu đối chứng không có vi khuẩn được phục hồi trong cùng điều kiện. Cường độ chịu uốn đạt 3,24 MPa, cao hơn 35%.
Phân tích bằng kính hiển vi điện tử cho thấy các sản phẩm khoáng xuất hiện tại khu vực tiếp giáp và trong những vết nứt của bê tông. Một vết nứt có kích thước khoảng 2 micromet được ghi nhận có hiện tượng lấp đầy một phần.
Một hướng nghiên cứu khác được công bố ngày 12/9/2026 trên tạp chí Construction and Building Materials sử dụng cellulose nano do vi khuẩn tạo ra (Bacterial Nanocellulose - BNC) để sửa chữa bê tông.
Thay vì chỉ đưa vi khuẩn vào hỗn hợp bê tông ngay từ đầu, nhóm nghiên cứu sử dụng mạng lưới sợi cellulose nano làm vật liệu liên kết và phục hồi các vùng bê tông bị hư hỏng. Cellulose nano được sản xuất bằng vi khuẩn Komagataeibacter xylinus.
Trong thử nghiệm, phương pháp đưa BNC trực tiếp vào vùng hư hỏng giúp phục hồi khoảng 35% cường độ chịu uốn. Đáng chú ý, nhóm nghiên cứu phát triển thêm phương pháp dán một lớp vật liệu BNC lên bề mặt bê tông bị hư hỏng. Cách làm này giúp mức phục hồi cường độ chịu uốn đạt tối đa 78%.
Vật liệu còn được thử nghiệm qua ba chu kỳ phá hủy và phục hồi trong các phép thử kéo tách. Kết quả cho thấy BNC có khả năng hỗ trợ phục hồi cơ học nhiều lần, dù hiệu quả liên kết giảm dần do những biến đổi trong cấu trúc vật liệu sau các chu kỳ thử nghiệm.
Hướng tới kéo dài tuổi thọ công trình bê tông
Phát hiện mới này giúp mở ra hy vọng phục hồi các công trình đã xuống cấp.
Bê tông là vật liệu được sử dụng rộng rãi trong nhà ở, cầu đường, cảng biển và các công trình hạ tầng. Tuy nhiên, những vết nứt xuất hiện trong quá trình sử dụng có thể tạo điều kiện cho nước, carbon dioxide và ion chloride xâm nhập vào kết cấu.
Đối với bê tông cốt thép, quá trình này có thể thúc đẩy ăn mòn cốt thép, làm tăng áp lực bên trong và khiến các vết nứt lan rộng. Công trình vì thế có thể phải sửa chữa, gia cố hoặc thay thế sớm hơn dự kiến.
Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), ngành xi măng và bê tông vẫn đối mặt với thách thức lớn trong việc giảm phát thải. Báo cáo Breakthrough Agenda 2025 cho biết tổng lượng phát thải CO2 của ngành xi măng hiện vẫn cao hơn năm 2015.
Việc phát triển bê tông có khả năng tự phục hồi được kỳ vọng giúp hạn chế sự xuống cấp của kết cấu, giảm nhu cầu sửa chữa và kéo dài thời gian khai thác công trình. Nếu được ứng dụng hiệu quả, công nghệ này có thể mang lại lợi ích đối với những công trình khó tiếp cận để bảo trì như đường hầm, cầu, hệ thống thoát nước và các kết cấu nằm dưới mặt đất.