Челябинские ученые создали «самозаживляющийся» бетон
Использование биоминеральной добавки для самовосстановления бетонных трещин предложили ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ), 6 декабря сообщает пресс-служба вуза.
Строительный бетон может растрескиваться из-за усадки, сильного мороза или от превышения расчетной нагрузки. И хотя мелкие трещины на балках и плитах не слишком опасны сами по себе, но любая трещина опасна для внутренней стальной арматуры, выполняющей основную несущую функцию.
Просачивание в трещины бетона влаги и воздуха вызывает коррозию арматуры, которая может привести со временем к разрушению всей железобетонной конструкции.
Профессор кафедры «Строительные материалы и изделия» ЮУрГУ Тамара Черных рассказала, как они решили эту проблему:
«В состав бетона мы вводим специальные бактерии, которые в процессе своей жизнедеятельности питаются специально размещенной для них в бетонной системе органической пищей — лактатом кальция. Они его съедают и формируют из него уже не органическое, а минеральное вещество — кальцит. Бактерии откладывают кальцит в трещине, трещина „залечивается“, и поступление внутрь воды и воздуха блокируется. Это предотвращает ржавление арматуры в железобетоне и восстанавливает его сплошность».
Подобрать ученым-материаловедам «лекарственную» бактерию для бетона помогли специалисты НИЛ системной патологии и перспективных лекарственных средств ЮУрГУ. Они предложили использовать для этих целей бактерию Bacillus subtilis (сенная палочка).
Исследователи в состав бетона добавили споры этих бактерий в специальных гранулах, рядом с которыми расположили съедобный для сенной палочки лактат кальция, а также пуццолановый компонент (микрокремнезем или зола-уноса) для снижения pH бетона, чтобы создать бактерии благоприятные условия для жизни и размножения.
Пока в бетоне нет трещин эти аэробных бактерии существуют в виде спор. Но когда возникшая трещина в бетоне дойдет до гранулы и нарушит ее целостность, влага и кислород активизируют бактерии, которые начнут поедать растворенный лактат кальция.
Выделенный при этом сенной палочкой кальцит постепенно перекрывает доступ воды и воздуха к арматуре, выполняя свою главную задачу. Но при этом бактерии также перекрывают доступ воздуха и себе и снова образуют споры. Новая трещина активизирует другую капсулу (а их в бетоне тысячи), и процесс «самозалечивания» будет повторяться снова и снова.
И хотя бетон способен самозалечивать мелкие трещины за 50 циклов естественного намокания и высушивания, бактерии это сделают в пять раз быстрее — через 10 циклов. Кроме того, для сенной палочки не страшен мороз в -40 градусов, прожить без пищи в состоянии спор она может более двухсот лет.
На текущем этапе исследований бактерии в лаборатории успешно заращивают трещины шириной до 0,5 мм, но ученые ЮУрГУ уже наметили пути и работают над тем, чтобы «научить» их «заживлять» более широкие повреждения в бетоне так, чтобы обеспечить не только герметичность, но и прочность восстановленного участка.
Такой самовосстанавливающийся бетон будет особенно эффективен при строительстве мостов, тоннелей, прибрежных и иных построек, где есть доступ к воде. Также его использование будет полезно при строительстве бетонных дорог и ремонте наружных поверхностей, например, при реставрации старых зданий и сооружений.
