Ваш регион: Санкт-Петербург 11:13 Мск 04.12.2016
Информационно-аналитический сервис
строительного сообщества
Публикации
13.08.2014

Самоисцеление бетона

Железобетон является самым широко используемым строительным материалом настоящего времени в силу многих достоинств, однако недостатки у этого материала тоже имеются. Один из наиболее существенных - это хрупкость. От времени и/или непогоды на бетонных поверхностях появляются трещины, и если их своевременно не заделать, то внутрь начинает проникать влага и, следовательно, будет ржаветь арматура, что критически опасно для устойчивости всей конструкции.

С проблемой хрупкости бетона борются различными методами - это и антикоррозионные присадки, и специальные покрытия стальных арматурных стержней, и добавки, усиливающие прочность бетонной смеси. Есть также целый арсенал средств для устранения уже образовавшихся трещин - стяжки, специальные составы, кевларовые полосы, и прочее, и прочее. Очевидным образом, на ремонт тратятся огромные деньги. И здесь наибольшую головную боль вызывают даже не столько обычные здания (все же многие из них находятся в частной собственности, и расходы ложатся на плечи их владельцев), но мосты и дороги, за которыми приходится следить за счет государственного бюджета и в условиях практически постоянного дефицита снова и снова изыскивать деньги на эту более чем затратную статью.

Таким образом, вряд ли будет преувеличением сказать, что в появлении новых более эффективных и менее дорогостоящих решений этой проблемы заинтересованы все. Или почти все. На данный момент внимание ученых всего мира приковано к реализации идеи "самозалечивающегося" бетона. Ведь если трещины будут зарастать "сами собой", то денег на их заделывание не нужно будет тратить вообще. Как оказалось, добиться этого вполне возможно.

Одним из первых свой проект предложил профессор Мичиганского университета Виктор Ли. По его задумке в бетон следует интегрировать тончайшие нити сверхпрочной микрофибры, благодаря чему максимальная толщина трещин, которые могут образоваться в конструкции из такого бетона, будет не более 50 микрон (для сравнения - это тоньше человеческого волоса). За счет прочности материала края трещины дальше расходиться не будут, а такие миниатюрные отверстия вполне могут "залечиваться" самостоятельно. Для этого необходимо, чтобы внутри образовавшейся полости была цементная крошка, которая при взаимодействии с влагой из воздуха "разбухает", заполняя эти самые мелкие повреждения. Подобный эффект можно назвать действенным только в случае действительно микроскопических трещин. Если размеры превысят несколько десятков микрон, то никакого чуда уже не произойдет. Кроме того, не все типы цемента имеют одинаково высокий "залечивающий эффект" (согласно некоторым исследованиям, ведущую позицию занимает портландцемент типа IV).

Стоимость бетона, укрепленного микрофиброй, по данным исследователя в 3 раза выше, чем обычного цемента. Но если учесть, что эти затраты при производстве строительных работ предстоит осуществить всего один раз и потом забыть о необходимости экстренного ремонта, такое предложение может оказаться выгодным в рамках достаточного количества задач.

Сейчас этот проект находится на стадии доработки и тестирования, но в промышленное использование поступил "гнущийся" бетон (менее технологичный вариант изначальной технологии, своего рода промежуточная ступень), который был успешно применен для строительства зданий в сейсмоопасных районах Японии (город Осака).

Еще одно решение предложили южнокорейские ученые из университета Йонсей. Они разработали покрытие в виде спрея, которое позволяет "залечивать" механические нарушения благодаря входящим в его состав микрокапсулам с полимером. Полимер при появлении трещины заполняет ее а под воздействием солнечного света образует твердое покрытие, не пропускающее воду.

Правда, такую технологию нельзя назвать такой уж инновационной, потому что существуют и другие системы, действующие по подобному принципу, когда на поверхность напыляется некое покрытие с микрокапсулами, содержащими "лечащее" вещество. Такое вещество при повреждении целостности поверхности вступает в контакт с определенным катализатором, после чего "закрывает" прорехи. Революционность корейского подхода заключается именно в использовании солнечного света вместо химических катализаторов, которые обычно имеют существенные ограничения по условиям применения или стоят слишком дорого.

Пожалуй, наиболее нашумевшей новинкой в сфере "самозалечивания" бетона стала разработка голландских ученых (во главе с Хэнком Йонкерсом) из Делфтского технологического университета и британских ученых из университета города Бат, которым практически одновременно удалось вживить в бетон микрокапсулы с бактериями, вырабатывающими известняк. Эта задача была трудной хотя бы потому, что бетон по умолчанию является сильнощелочной средой с высоким индексом pH, далеко не дружественной для выживания чего-либо. Приспособиться к этим условиям смогли лишь редкие алкалофильные виды бактерий, споры которых запечатываются в специальные капсулы вместе с необходимым питательным веществом (молочно-кислым кальцием). Выбранные опытным путем штаммы бактерий (например, bacilli megaterium) крайне живучи и, пребывая в бетоне, могут годами оставаться в своего рода "спящем" состоянии, начиная свою активную жизнедеятельность только при попадании в капсулу кислорода или воды, что, собственно говоря, внутри бетона может произойти только в случае образование трещины.

Такой материал уже имеет демонстрационные образцы и предполагается, что наиболее целесообразным будет его использование при починке мостов, сводов туннелей, и подземных хранилищ отходов и опасных веществ - одним словом, тех мест, где опасно, нежелательно и труднодостижимо непосредственное присутствие рабочих.

6dbc77ce87ff39b5fbb08720e6d26b7f.jpg

В то время, как поклонники научных прорывов такого рода бурно радуются, вопросов к разработкам у скептически настроенных критиков тоже вполне достаточно. Безопасно ли соседство с бактериями? Насколько долговечны такие покрытия? Раз в сколько лет их нужно будет обновлять? Какие могут быть гарантии, что технология точно работает? Пока разработка еще не вышла из лабораторий сложно сделать какие-то выводы о том, как поведет себя материал в реальном применении, и все эти вопросы остаются на данный момент открытыми. Из-за своей новизны самозалечивающийся бетон стоит крайне дорого и на коммерческий рынок поступит явно не в этом году, так что время присмотреться к новинке у нас есть.

  0
  3746
Темы
Актуально
Обновляем внешний вид дома или квартиры: кладем декоративный камень
25.11 Обновляем внешний вид дома или квартиры: кладем декоративный камень
Отделка декоративной каменной плиткой сегодня становится популярным способом декора. Вот ряд советов по правильному применению этого материала.
 
  2502
Дом с мансардой. Особенности проектирования и строительства
25.11 Дом с мансардой. Особенности проектирования и строительства
Рассмотрим совместно с профессионалом основные нюансы возведения загородного дома с мансардой и выслушаем его рекомендации.
 
  3025