ความก้าวหน้าของนวัตกรรมการก่อสร้าง ด้วยวัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ สู่การพัฒนาอสังหาริมทรัพย์อย่างยั่นยืน

Team: Building Technology and Innovation Building

Contact: jg.supinyaluck@lpn.co.th ; st.pongparadee@lpn.co.th ; pn.runganan@lpn.co.th

การซ่อมแซม บำรุงรักษา หรือ การ Renovate เป็นเรื่องปกติที่ต้องเกิดขึ้นกับอาคาร เมื่ออายุการใช้งานของอาคารเพิ่มมากขึ้น ย่อมต้องมีการดูแล ซ่อมบำรุงรอาคาร เพื่อรักษาและเพิ่มมูลค่าให้กับอสังหาริมทรัพย์นั้นตลอดช่วงอายุอาคาร รวมทั้งเป็นการใส่ใจผู้อยู่อาศัย หรือ ผู้ใช้งานอาคาร ให้มีความเป็นอยู่ที่สบาย ปลอดภัย มากไปกว่านั้นยังทำให้เมืองและชุมชนมีทัศนียภาพที่น่ามอง ไม่ปล่อยทรุดโทรมตามกาลเวลา นอกจากการดูแล และซ่อมบำรุงตามปกติทั่วไป ซึ่งค่าใช้จ่ายด้านการซ่อมแซม บำรุงรักษา หรือ การเปลี่ยนใหม่ จากสถิติโดยเฉลี่ย ค่าใช้จ่ายด้านซ่อมบำรุงอาคารอาจสูงถึง 40% ของค่าก่อสร้างอาคารทั้งหมด

ในปัจจุบันมีเทคโนโลยีและนวัตกรรมการก่อสร้างที่ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อเข้ามาช่วยในการดูแล รักษา และยืดอายุการใช้งานของอาคาร หนึ่งในนวัตกรรมที่น่าสนใจและคาดว่าจะเป็นนวัตกรรมแห่งอนาคตด้านการก่อสร้างอย่างยั่งยืน (Sustainable Construction) คือ  เทคโนโลยีวัสดุก่อสร้างที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ หรือ Self-healing Materials วัสดุก่อสร้างที่ได้รับการออกแบบให้มีความสามารถพิเศษในการซ่อมแซมความเสียหายได้อย่างอัตโนมัติด้วยตัวเอง โดยไม่ต้องพึ่งพากิจกรรมหรือการแทรกแซงของมนุษย์ ซึ่งวัสดุเหล่านี้มีกลไกภายในที่ช่วยให้สามารถตรวจจับ ตอบสนอง และซ่อมแซมความเสียหายที่เกิดจากการแตกร้าว สึกหรอ หรือ ปัจจัยด้านสภาพแวดล้อมอื่น ๆ

วัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองมีประโยชน์คลอบคลุมทั้งด้านค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้น ประสิทธิภาพในการดำเนินงาน คุณภาพชีวิต และความปลอดภัยของผู้คน รวมถึงการพัฒนาอาคารสู่ความยั่งยืน

ด้านต้นทุนและค่าใช้จ่าย: ด้วยกลไกการซ่อมแซมตัวเองของวัสดุ จะช่วยลดผลกระทบต่อการเสื่อมสภาพและยังช่วยยืดอายุการใช้งาน ทำให้ความจำเป็นและความถี่ในการบำรุงรักษาลดลง นำไปสู่การประหยัดต้นทุนแก่ผู้ประกอบการ หรือ เจ้าของอาคารในระยะยาวได้

ด้านประสิทธิภาพในการดำเนินงาน คุณภาพชีวิต และความปลอดภัยของผู้คน: การลดปัญหาแตกร้าวของอาคาร หรือ ความเสื่อมสภาพของโครงสร้าง ด้วยวัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ ช่วยลดความเสี่ยงของการเกิดอุบัติเหตุที่ไม่คาดคิด และยังเพิ่มคุณภาพชีวิตของผู้ใช้งานอาคารอีกด้วย เนื่องจากความจำเป็นในการบำรุงรักษาที่ลดลง ไม่ก่อให้เกิดการหยุดชะงักของกิจกรรมต่าง ๆ หรือ รบกวนความไม่สะดวกของผู้ใช้งานอาคารและผู้คนโดยรอบ

ด้านความยั่งยืน: วัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้นั้นช่วยส่งเสริมโครงสร้างให้มีอายุที่ยาวนานขึ้น ช่วยลดความจำเป็นในการเปลี่ยนและการสูญเสียวัสดุ ลดการเกิดกิจกรรมก่อสร้างที่กระทบต่องสิ่งแวดล้อม

นวัตกรรมวัสดุซ่อมแซมตัวเองได้ สู่ความท้าทายในอุตสาหกรรมก่อสร้าง

ปัจจัยด้านอายุการใช้งาน ลักษณะการใช้งาน หรือ สภาพอากาศโดยรอบอาคาร ล้วนแล้วแต่สร้างความเสียหายให้กับอาคารไม่มากก็น้อย เมื่อนำวัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้มาใช้เป็นส่วนประกอบภายในอาคารจะช่วยเพิ่มความสามารถให้วัสดุที่ได้รับความเสียหายนั้น ให้สามารถซ่อมแซมความเสียหายที่เกิดขึ้นได้อย่างอัตโนมัติ ซึ่งกระบวนการทำงานนี้ได้แรงบันดาลใจจากการบำบัดทางชีวิภาพ เป็นการคืนคุณสมบัติของวัสดุเดิมได้ทั้งหมด หรือ บางส่วน โดยตัวอย่างวัสดุที่มีความสามารถซ่อมแซมตัวเองได้ ได้แก่

โพลีเมอร์: เป็นวัสดุที่นำมาใช้ได้หลากหลายประเภท ไม่ว่าจะเป็นส่วนผสมกับปูนซีเมนต์และคอนกรีต สารเคลือบพื้นผิว สารกันซึม หรือ วัสดุประกอบอาคาร โดยวัสดุเหล่านี้มักประกอบด้วยไมโครแคปซูลที่เป็นตัวบรรจุสารช่วยรักษาตัวเอง เมื่อวัสดุได้รับความเสียหายสารเหล่านี้ที่บรรจุในไมโครแคปซูลจะถูกปล่อยออกมา เพื่อซ่อมแซมการแตกร้าวบนพื้นผิวนั้น

คอนกรีต: เป็นวัสดุพื้นฐานในงานก่อสร้างอาคาร เพื่อเพิ่มความทนทานและยืดอายุการใช้งานในวัสดุคอนกรีต โดยทั่วไปจะใช้แบคทีเรียมาเป็นส่วนประกอบ เมื่อเกิดรอยแตกร้าว แบคทีเรียเหล่านี้จะปิดรอยแตกร้าวและคืนความสมบูรณ์ให้คอนกรีต

โลหะ: เป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงและใช้ในงานก่อสร้าง โดยมีการพัฒนาสารเคลือบโลหะที่ป้องกันการกัดกร่อนและสามารถซ่อมแซมความเสียหายกับโลหะนั้นได้

ความท้าทายของการตัดสินใจเลือกใช้วัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองในอุตสาหกรรมก่อสร้าง มีเรื่องที่ต้องพิจารณาหลัก ๆ ด้วยกันหลายด้าน ได้แก่

ต้นทุนเริ่มแรก: โดยทั่วไป เมื่อเปรียบเทียบระหว่างวัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้กับวัสดุก่อสร้างทั่วไป แน่นอนว่าวัสดุที่ซ่อมแซมตัวเองได้อาจมีราคาที่สูงกว่า สาเหตุมาจากทั้งองค์ประกอบของวัสดุ กระบวนการผลิต การวิจัยและพัฒนา ความพร้อมในการจัดจำหน่าย การติดตั้งและการใช้งาน เป็นต้น

แม้ว่าต้นทุนเริ่มแรกอาจสูงกว่าการก่อสร้างแบบทั่วไป แต่การประหยัดต้นทุนในระยะยาวก็เป็นส่วนสำคัญที่ผู้พัฒนา หรือ เจ้าของโครงการไม่ควรมองข้าม ซึ่งการประหยัดต้นทุนในระยะยาว ตามสถิติของการนำวัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้มาใช้ในโครงการก่อสร้าง สามารถนำไปสู่การประหยัดต้นทุนได้มากถึง 20%-80% ตลอดอายุของโครงสร้าง

ข้อจำกัดด้านนวัตกรรม: หลักการทำงานของวัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้บางวิธีการนั้น ยังมีข้อจำกัดด้านการซ่อมแซม เช่น วัสดุอาจมีความสามารถในการซ่อมแซมตัวเองได้สองถึงสามครั้งในตำแหน่งเดิม หลักจากนั้นคุณสมบัติการซ่อมแซมตัวเองจะลดลง

ในปัจจุบันนักวิจัยและพัฒนาเกี่ยวกับวัสดุก่อสร้างได้พัฒนาอย่างต่อเนื่อง เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของให้วัสดุนั้นสามารถซ่อมแซมตัวเองได้หลายครั้งในตำแหน่งเดิม หรือ มีการฝังอุปกรณ์ช่วยให้วัสดุซ่อมแซมตัวเองได้ดีขึ้น เพื่อแก้ไขข้อจำกัดต่าง ๆ

การผสมผสานเข้ากับวิธีการก่อสร้างที่มีอยู่: เป้าหมายของการผสมผสานวัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้เข้ากับวิธีการก่อสร้างที่มีอยู่ นั่นคือ การมุ่งเน้นการใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีการซ่อมแซมตัวเองได้ ในขณะเดียวกันก็ยังสามารถรับประกันความแข็งแรง ทนทาน และปลอดภัยภายในมาตรฐานการก่อสร้าง โดยวิธีการผสมผสานนั้นมีเรื่องให้ต้องคำนึงหลัก ๆ ทั้งการเลือกวัสดุ การออกแบบ และวิธีการก่อสร้าง มีรายละเอียด ดังนี้

• การเลือกวัสดุ: การเลือกวัสดุที่เหมาะสมตามลักษณะโครงสร้างและการใช้งาน โดยพิจารณาปัจจัยต่าง ๆ เช่น ประเภทความเสียหายที่ต้องการให้วัสดุซ่อมแซมตัวเอง (เช่น รอยแตกร้าว การกัดกร่อน) สภาพแวดล้อม ข้อกำหนดด้านโครงสร้าง ความเข้ากันกับวัสดุอื่นที่เลือกใช้ รวมถึงข้อจำกัดด้านงบประมาณ

• การออกแบบ: เทคโนโลยีวัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ต้องผสานกับการออกแบบโครงสร้าง หรือ งานระบบพื้นฐานได้อย่างราบรื่น รวมถึงการกำหนดตำแหน่งที่ใช้และอัตราการใช้วัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้อย่างเหมาะสม เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความทนทานให้กับโครงสร้าง หรือ จุดวิกฤติที่เสี่ยงต่อความเสียหาย

• วิธีการก่อสร้าง: จำเป็นต้องปรับวิธีปฏิบัติงานก่อสร้าง เพื่อรองรับการใช้วัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ ผู้ที่เกี่ยวข้องในกระบวนการทั้งหมด ควรมีความรู้ ความเข้าใจ โดยเฉพาะผู้รับเหมาและผู้ปฏิบัติงานควรได้รับการฝึกอบรมด้านการจัดการ วิธีติดตั้ง เครื่องมือ และการใช้งานวัสดุ 

การตรวจสอบและบำรุงรักษา: สิ่งสำคัญที่ไม่ควรมองข้ามอีกสิ่งหนึ่งเมื่อเลือกใช้วัสดุซ่อมแซมตัวเองได้ คือ การตรวจสอบและบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ เพื่อให้มั่นใจในประสิทธิภาพของวัสดุนั้นอย่างต่อเนื่อง แม้ว่าวัสดุจะสามารถซ่อมแซมตัวเองได้ แต่การตรวจสอบสภาพวัสดุนั้นช่วยระบุสัญญาณของความเสียหาย หรือ การเสื่อมสภาพที่อาจต้องพึ่งพาการซ่อมแซมของมนุษย์ เช่น การเติมสารรักษา การซ่อมแซมพื้นที่เสียหาย หรือการบำรุงรักษาเชิงป้องกันอื่น ๆ โดยการตรวจสอบความเสียหายเชิงป้องกันก่อนความเสียหายจะเกิดขึ้นจริง อาจมีการใช้เครื่องมือเพื่อทำการตรวจสอบและแจ้งเตือนเมื่อเกิดปัจจัยเสี่ยงขึ้นได้

ทิศทางและความก้าวหน้าในเทคโนโลยีวัสดุซ่อมแซมตัวเองได้

จากข้อมูลที่ถูกเก็บรวบรวมตั้งแต่ปี 2561-2565 โดย Grand View Research ระบุว่าขนาดตลาดของวัสดุซ่อมแซมตัวเองได้ทั่วโลก ในปี 2566 นั้นมีมูลค่าอยู่ที่ 1.94 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ (หรือ ประมาณ 6.97 หมื่นล้านบาท ณ ปัจจุบัน) และแนวโน้มของปี 2567 ถึงปี 2573 คาดว่าจะมีอัตราการเติบโตต่อปีแบบทบต้น (Compound Annual Growth Rate: CAGR) สูงถึง 23.5% โดยสาเหตุการเติบโตของตลาด มาจากความต้องการของวัสดุที่ซ่อมแซมตัวเองได้ การเติบโตของการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีที่ล้ำสมัย การแข่งขันของตลาดผู้ผลิต รวมถึงผู้ประกอบการหลายอุตสาหกรรมตระหนักถึงประโยชน์ ความยั่งยืน และความคุ้มทุนในระยะยาว

 

จากข้อมูลสำรวจยังระบุว่าอุตสากรรมก่อสร้างเป็นผู้นำของตลาดวัสดุซ่อมแซมตัวเองได้ คิดเป็น 35% ในปี 2565 โดยเฉพาะในภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก เนื่องจากกิจกรรมการก่อสร้างที่เพิ่มสูงขึ้นและความต้องการวัสดุซ่อมแซมตัวเองได้ที่มากขึ้น นอกจากนั้น เอเชียแปซิฟิกยังที่ครองตลาดส่วนแบ่งรายได้ของวัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้อยู่ที่ 29% ในปี 2566 ซึ่งการพัฒนาอุตสาหกรรมและการลงทุนโดยตรงจากต่างประเทศเป็นปัจจัยขับเคลื่อนหลักที่สนับสนุนการเติบโตในภูมิภาค

 

เปิดรับเพื่อก้าวสู่โอกาสในอนาคตของอุตสาหกรรมก่อสร้างไทย

แม้ว่าตลาดและความต้องการเกี่ยวกับวัสดุซ่อมแซมตัวเองได้จะเติบโตเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องทั่วโลก แต่ในประเทศไทยยังไม่มีโครงการอสังหาริมทรัพย์ที่นำวัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้มาใช้อย่างแพร่หลาย สาเหตุมาจากปัจจัยทั้งทางด้านงบประมาณ ความรู้ของผู้ออกแบบ หรือ ความชำนาญของผู้ปฏิบัติงาน แต่สิ่งหนึ่งที่เป็นปัจจัยหลักสู่การเริ่มต้น คือ การขับเคลื่อนผ่านองค์กร การเห็นคุณค่า หรือ สร้างนโยบาย เพื่อผลักดันให้ผู้เกี่ยวข้องทุกภาคส่วนตระหนักถึงความสำคัญ และเริ่มศึกษา ปรับใช้ และพัฒนาควบคู่ไปพร้อม ๆ กับเทคโนโลยี