حسین ترحمی اردکانی مجله بین‌المللی عمران، معماری و شهرسازی 1 1 (پاییز) 2026 03 27 Study of the Application of Smart and Self-Healing Materials in Concrete Structures to Enhance Durability and Reduce Maintenance Costs in Destructive Environments مطالعه کاربرد مصالح هوشمند و خودترمیم‌شونده در سازه‌های بتنی برای افزایش دوام و کاهش هزینه‌های نگه‌داری سازه‌ها در محیط‌های تخریبی 1 11 10.22051/jera.2021.31891.2698 FA علی دانشجوی دکتری مهندسی عمران - سازه، دانشکده فنی و مهندسی ، دانشگاه قم، قم، ایران احسان دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم، قم ، ایران 2026 03 27 Concrete, as the most widely used construction material globally, faces serious challenges regarding durability and sustainability in destructive environments. Concrete cracking caused by mechanical stresses, drying shrinkage, and chemical attacks provides the primary pathway for harmful substances to penetrate the structure, leading to reinforcement corrosion and a reduction in the structure's service life. Traditional repair and maintenance methods are costly and often difficult. The present research conducts a comprehensive investigation into the application of smart and self-healing materials in concrete, which are capable of repairing induced cracks without human intervention. In this study, various self-healing mechanisms, including microcapsule-based healing, bacteria-based (bio-concrete), mineral-forming materials, and microvascular networks, have been examined. The results indicate that the use of calcium carbonate-producing bacteria and microcapsules containing monomers can improve the compressive strength and permeability of concrete by up to 20% and 90%, respectively. Furthermore, economic-engineering analysis demonstrates that although the initial production cost of self-healing concretes is approximately 30% to 50% higher than that of conventional concrete, the final cost decreases by up to 40% due to the significant reduction in maintenance and repair expenses over the structure's life cycle. Utilizing reliable sources from 2020 to 2026, this research analyzes the challenges, opportunities, and future of this technology in the construction industry. بتن به عنوان پرکاربردترین مصالح ساختمانی در جهان، با چالش‌های جدی در خصوص دوام و پایداری در محیط‌های تخریبی مواجه است. ترک‌خوردگی بتن ناشی از تنش‌های مکانیکی، انقباض خشک شدن و حملات شیمیایی، مسیر اصلی نفوذ مواد مضر به درون سازه را فراهم می‌کند که منجر به خوردگی آرماتورها و کاهش عمر مفید سازه می‌شود. روش‌های سنتی تعمیر و نگه‌داری پرهزینه و اغلب دشوار هستند. پژوهش حاضر به بررسی جامع کاربرد مصالح هوشمند و خودترمیم‌شونده در بتن می‌پردازد که قادرند بدون دخالت انسان، ترک‌های ایجاد شده را ترمیم کنند. در این مطالعه، مکانیسم‌های مختلف خودترمیمی شامل خودترمیمی بر پایه میکروکپسول‌ها، باکتری‌ها (بیو-بتن)، مواد کانی‌گرا و شبکه‌های میکروvascular مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نتایج نشان می‌دهد که استفاده از باکتری‌های تولیدکننده کلسیم کربنات و میکروکپسول‌های حاوی مونومرها، می‌تواند مقاومت فشاری و نفوذپذیری بتن را به ترتیب تا ۲۰ و ۹۰ درصد بهبود بخشد. همچنین، تحلیل اقتصادی-مهندسی نشان می‌دهد که اگرچه هزینه اولیه تولید بتن‌های خودترمیم‌شونده حدود ۳۰ تا ۵۰ درصد بیشتر از بتن معمولی است، اما با کاهش چشمگیر هزینه‌های نگه‌داری و تعمیرات در چرخه عمر سازه، هزینه نهایی تا ۴۰ درصد کاهش می‌یابد. این پژوهش با استفاده از منابع معتبر بین سال‌های ۲۰۲۰ تا ۲۰۲۶، به تحلیل چالش‌ها، فرصت‌ها و آینده این فناوری در صنعت ساختمان پرداخته است. /downloadfilepdf/28660