Для строителей цемент остается одним из базовых составов для создания фундаментов, тоннелей, подземных парковок, мостов. Этот материал дает усадку, деформируется, трескается, но пока не имеет полноценной замены. Ученые пытаются изменить свойства бетона, сделать более стойким, долговечным.

Успешным результатом экспериментов стал самовосстанавливающийся бетон. Это не отдельный тип цемента, а набор инновационных разработок. Самостоятельное восстановление решает проблемы преждевременного разрушения конструкций. Работа началась после 2005 года, тогда были открыты бактерии, создающие минералы. Ученые предположили, что это поможет справиться с микротрещинами в бетоне.

Как разрушается бетон

Застывшая смесь устойчива при сжимании, но растяжение представляет опасность. Укрепленные железобетонные изделия прочнее. Их недостатки связаны с коррозией, которую провоцируют:

• высокий уровень воды в морских или подземных сооружениях;
• соли для защиты дорог и автомобильных мостов ото льда;
• скопление воды из-за аварии или несовершенства конструкции.

Мелкие трещинки появляются на поверхности, через них внутрь попадает влага. Она разрушает металлическую арматуру, делает уязвимой всю конструкцию. При обычном ремонте бетонный раствор наносят на поврежденную поверхность. Это сложные, дорогостоящие работы. Непросто чинить элементы, которые находятся высоко или глубоко под землей.

Преимущества биобетона

Ремонт по новой технологии проходит иначе. При замешивании к бетону добавляют азот, лактат кальция, фосфор, специальные бактерии. Состав может «спать» десятки лет. Когда в конструкцию из-за повреждений попадет влага, активируется рост спор бактерий. В результате деятельности микроорганизмов из лактата кальция получится известняк, нерастворимое вещество уплотнит потрескавшуюся поверхность.

Процесс похож на исцеление костных переломов у человека. Бактериальное преобразование лактата кальция дает еще один положительный эффект. Бактерии используют кислород, важный элемент процесса коррозии. Металлические детали не разрушаются, срок жизни объектов увеличивается.

Чтобы поместить в бетон питательные вещества и споры, используют керамзитовые гранулы. Такая форма гарантирует, что во время приготовления цемента агенты не активируются. Лабораторные испытания подтвердили, что гранулы размером 2-4 мм начинают работать только если внутрь просочится жидкость. За семь дней бактерии успешно размножаются. В естественных, уличных условиях, благодаря холоду, создание известняка идет медленнее, до нескольких недель.

Как проходят исследования

Научные центры нескольких стран применяют разные методы и получают хорошие результаты. С 2006 года сотрудники голландского Дельфтского университета исследуют действие бактерий, внедренных в сырье. Это часть большого проекта, в рамках которого изучают возможность самовосстановления материалов: асфальта, металлов, полимеров, пластмасс.

Исследование началось с поиска бактерий, способных выжить в щелочной среде. Микробов искали в природных условиях: содовых или щелочных озерах, карбонатных почвах, пустынях, внутри камней. Оказалось, что выжить внутри бетонного блока удается микроорганизмам, производящим споры, похожие на семена растений. Плотные клеточные стенки не получали повреждений и ждали изменения среды, чтобы прорасти. Много времени занял и поиск питательных веществ.

Недостатки материала

Нужно дождаться, когда будут разработаны и протестированы технологии для разных условий. До того как новый цемент получит распространение, нужно решить проблемы:

• ослабления бетона составом гранул;
• значительной стоимости продукта.

Глиняные включения занимают 20% объема и уменьшают сопротивление сжатию. Для высотных зданий это не подходит. Цены нового продукта вдвое выше обычных, промышленное производство снизит стоимость.

Ученые тестируют составы биоразлагаемых капсул, чтобы застройщики могли рассчитывать на экономию от продления срока службы конструкций. Изменения структуры цемента сделают строительный материал способным к восстановлению, устойчивее к деформации и переведут безопасность конструкций на новый уровень.

Похожие статьи