Что из себя представляет самовосстанавливающийся эластичный бетон

Характеристики и назначение нового стройматериала

Самовосстанавливающийся бетон – новая ступень в развитии строительных материалов. Согласно ГОСТ 25192-2012, ГОСТ 7473-2010, ГОСТ Р 57345-2016, ГОСТ Р 57359-2016, в производстве бетона определены: состав, структура, условия твердения и так далее [1-4]. Новый самовосстанавливающийся бетон отличается от классических рецептов добавлением в состав грибков и спор бактерий, способных выжить в щелочных условиях и придать строительному материалу новые свойства. В процессе своей жизнедеятельности бактерии вырабатывают вещества, восстанавливающие поврежденную поверхность бетонной конструкции.

Известный факт, что бетон со временем рассыхается, покрываясь трещинами, в которые проникает вода, а вместе с ней и микроорганизмы, начинающие процесс коррозии. В результате такого разрушения требуется дорогостоящий ремонт бетонного сооружения. Добавленные в состав грибки и споры бактерий могут находиться в состоянии покоя на протяжении десятилетий. Как только конструкция покрывается трещинами, и в них проникает вода, микроорганизмы активизируются и начинают вырабатывать карбонат кальция (известняк), заполняя этим материалом трещины в бетоне. Этот процесс самовосстановления продлевает срок эксплуатации бетонного строения.

Презентация на тему: Самозалечивающийся эластичный бетон

новый вид бетонов, который может «залечивать» сам себя с помощью бактериальных микроорганизмов, вырабатывающих известковые материалы.Самовосстанавливающийся эластичный бетон — революционный строительный материал

Изобретение нидерландского ученого открывает новые перспективы в строительстве бетонных домов. Здания, сооруженные из самовосстанавливающегося бетона, могут десятилетиями не нуждаться в ремонте. Заключенные в капсулы бактерии вместе с лактатом кальция вводятся в раствор во время замеса. При этом не требуется соблюдать сложный температурный режим или особым образом настраивать миксеры: микрокапсулы не повреждатся.

В спящем состоянии бактерии могут провести долгие годы. Для людей и животных они совершенно безвредны. Многие крупные строительные компании уже заинтересовались изобретением. Так что вскоре появятся коттеджные поселки и многоквартирные дома из биобетона. Технология будущего позволит создавать практически вечные постройки, а со временем, возможно, даже выращивать их на особом каркасе.

Специальные добавки в бетоне

Есть разные типы модификаторов, которые делают лучше параметры эластичных растворов бетона, а конкретно:

1. Пластификатор – улучшается прочность и упругость покрытий из бетона. Масса смеси становится меньше, поэтому и нагрузка на конструкцию становится меньше. Также водонепроницаемость становится лучше.
2. Добавки от защиты мороза – бетон быстрее твердеет, поэтому состав не промерзает, если температура невысокая. Свободная жидкость не замерзает с помощью таких компонентов, а испаряется, поэтому покрытие не портится.
3. Замедлители – с ними раствор схватывается быстрее, удобно использовать при долгой перевозке.
4. Ускорители – действую наоборот, отлично влияют на уровень прочности блоков из бетона.

Использование нескольких компонентов делает работу легче и ускоряет процесс проведения работ.

Самовосстанавливающийся бетон

Здравствуйте самовосстанавливающийся бетон это что-то из фантастики, но нет оказывается он существует уже в наше время.

Считается, что железобетон изобрел француз Ламбо в 1850 году, хотя существуют и более ранние постройки с применением этого стройматериала. Однако дело абсолютно не в этом.

Использование железобетона в течение полутора с лишним столетий говорит о том, что он обладает большим количеством достоинств и эти достоинства неоспоримы. Самыми главными из них являются высокая прочность, долговечность и огнестойкость.

Энергозатраты на изготовление конструкций из железобетона гораздо ниже затрат на аналогичные металлические или каменные конструкции.Однако, железобетону свойственны и серьезные недостатки.

Среди этих недостатков высокая плотность и теплопроводность, трудоемкость в усилении материала и его переделке, а также достаточно длительная выдержка для схватывания, возникновение трещин из-за усадки и сосредоточенных силовых нагрузок.

Для преодоления недостатков в Бингемтонском университете (США) разработан бетон, который с помощью особой разновидности грибка самостоятельно заживляет появившиеся трещины. Этот грибок носит название Trichoderma reesei, он подмешивается в бетон и в нужный момент срабатывает как герметик.

Идея самовосстановления бетона возникла как аналогия с чудесными способностями организмов млекопитающих к регенерации собственных тканей, поврежденных в результате ушибов и различных травм (порезов, переломов). В процессе функционирования наш организм поглощает полезные вещества, перерабатывает их, синтезируя строительные молекулы, восстанавливающие поврежденные участки.

Исследования ученых, связанные с железобетоном, принесли свои полезные плоды вовремя. Сегодня ситуация с мостами и дорогами в Штатах достаточно напряженная, осложняемая недофинансированием работ по поддержанию устаревающей инфраструктуры.

Население страны ждет от администрации принятия действенных мер по этому вопросу, но эту проблему федеральный центр или штаты решить пока не в состоянии. В отсутствие должного ремонта образовавшиеся трещины продолжают прогрессировать. При этом количество опасных дорог и мостов неуклонно увеличиваться.

Когда микротрещины достигают арматуры, вода, кислород и углекислый газ становятся прямой угрозой для металла. Это – прямая угроза для всей конструкции. Дальше спасет только снос старого и возведение нового железобетонного сооружения.

Упрощение ремонта железобетона – это серьезное сокращение расходов на использование и поддержание объектов инфраструктуры. Именно здесь и поможет грибок Trichoderma reesei.

Он будет спокойно спать в отсутствии трещин, а с их появлением и проникновением в них воды и кислорода, споры начнут просыпаться, заполняя трещины карбонатом кальция.

Пока технология только разрабатывается, однако ее локальное применение уже дает положительные результаты. И в скором будущем грибковый самовосстанавливающийся бетон получит широкое распространение. Это серьезно повлияет на долговечность зданий и сооружений.

«Отказаться от арматуры», — вы шутите?

Создатели бетона ConFlexPave стремятся к тому, чтобы полностью заменить громоздкую арматуру на свое сверхлегкое и невероятно прочное фиброволокно. На сегодняшний день пока еще ведутся разработки в этой области. Пока лишь были обнародованы фото и часть результатов испытания образца гибкого бетона.

Результат ошеломляющий. Показатели прочности бетона с фиброй как на сжатие, так и на растяжение практически одинаковы и больше чем у обычного образца почти в 3 раза при аналогичной проектной марке раствора.

Как утверждает разработчик гибкого бетона, они создавали свое детище в первую очередь для увеличения эксплуатационного периода бетонных дорожных покрытий. К тому же подобная разработка позволит уменьшить их толщину и скорость укладки. К тому же, гибкий бетон станет спасением не только при проведении дорожных работ.

Его свойства взяли на заметку для разработки сейсмоустойчивых монолитных зданий и конструкций. Трудно даже представить, какую революцию произведет подобная разработка в области изготовления железобетона, в свое время, конечно, когда мы будем к этому готовы…

Бетон, как строительное средство, был впервые получен еще в Древнем Риме. Но с тех пор требования к его качеству и характеристикам выросли многократно. Возведение сооружений в сейсмически опасных зонах и под водой вызвало необходимость получения новых типов бетона, которые бы обладали повышенной прочностью и упругостью одновременно.

САМОВОССТАНАВЛИВАЮЩИЙСЯ БЕТОН Текст научной статьи по специальности « Строительство и архитектура»

Изменение «генетики» — или в чем суть самовосстанавливающегося бетона

Хенк Джонкерс с образцом «чудо−бетона»

Как рассказывает Хенк Джонкерс, его вдохновением стала удивительная способность организма сращивать кости с помощью кальция. Именно эта идея дала основу новым исследованиям в подобной области.

Он разработал инкапсулированные биологические объекты, которые вводятся в обычный бетон с особым «коктейлем» из азота, фосфора и минеральных веществ. Именно благодаря ему, они могут храниться в состоянии покоя в надежном бетонном теле около 200 лет.

Bacillus alsudofirmus и B. Cohnii – именно эти бактерии способны выжить в щелочной среде, такой как бетон, без дополнительных питательных веществ. Они как бы «засыпают» в своих капсулах ровно до момента контакта с водой. Влага активизирует эти бактерии, которые в свою очередь, вырабатывают известковое вещество, которое и играет роль «латки» на бетонном теле.

Чем замечательна эта идея: подобные капсулы с бактериями не нуждаются в контроле человека и уже тем более в том, чтобы он дал «толчок» их жизнедеятельности. Через образовавшиеся трещины в бетоне просачивается влага в большом объеме, она-то и является «ключом зажигания» для регенерации бетона.

Лактат кальция помещаются в капсулы из биоразлагаемого пластика, размером от 2 до 4 мм. Они дозируются в любую марку бетона, которая может содержать всевозможные химически активные вещества.

Они никак не воздействуют на деятельность и сохранность биокапсул. При этом если бактерии были введены сначала в цемент, а после затворены водой, это никак на них не сказывается, чего нельзя сказать о прямом контакте с водой в уже затвердевшем бетонном теле.

Капсулы с бактериями под микроскопом

Что самое важное – подобные бактерии не несут вреда и опасности для человека и животных. Даже если они попадут в организм, то не причинят никакого вреда.

Спецдобавки в составе бетона

Существует несколько видов модификаторов, улучшающих характеристики бетонных смесей, а именно:

1. Пластификаторы — увеличивают упругость и прочность бетонных покрытий. Уменьшают массу раствора, сокращая нагрузку на опоры. Показатели водонепроницаемости тоже улучшаются.
2. Противоморозные добавки — сокращают сроки отвердевания бетона, исключая его промерзание при низких температурах. Лишняя жидкость благодаря этим добавкам не замерзает, разрушая плиты, а испаряется.
3. Замедлители — сокращают период схватывания раствора, актуальны при длительной транспортировке.
4. Ускорители — наоборот, ускоряют гидратацию цемента и положительно влияют на прочность бетонных блоков.

Комплексное использование модифицирующих компонентов упрощает и сокращает сроки проведения строительных работ.

Новые технологии в строительстве

Строительство — одна из ключевых отраслей в XXI веке. В современном строительстве ведутся новые разработки по созданию новых строительных материалов и технологий строительства, чтобы повысить качество зданий и сооружений, их долговечность, скорость строительства, а также понизить экономические затраты на материалах и работах. В этой статье будут приведены новые инновационные и информационные технологии в строительстве.

Инновационные технологии – это средства и методы, предназначенные для последовательного осуществления нововведения. С их помощью можно улучшить основные свойства зданий, а также скорость их строительства. Технологии не стоят на месте, и учёные уже смогли воплотить несколько идей.

1. «Летающие» дома

Япония не перестает поражать своими разработками. Идея проста – чтобы дом не разрушился в результате землетрясения, он просто не должен находиться на земле. Вот они и придумали летающие дома, причем все это вполне реально. Японская конструкторская разработала систему, позволяющую строениям подниматься над землей и «парить» над ней вовремя землетрясения. Дом располагается на воздушной подушке и после срабатывания датчиков он просто зависнет над землей, причем во время такого изменения жильцы здания ничего не почувствуют.

Фундамент не прикреплен к самой конструкции. После парения дом садится на рамку, расположенную по верху фундамента. Во время землетрясения активируются датчики, которые располагаются по периметру здания. После чего они сразу запустят нагнетательный компрессор, находящийся в основании дома. Он и обеспечит «левитацию» здания на высоте 3-4 см от земли. Таким образом, дом не будет контактировать с землей и избежит последствий подземных толчков. «Летающие дома» взяли в разработку многие японские фирмы, в ближайшее время ноу-хау появится и в других регионах Азии, которые часто страдают от землетрясений.

2.Технология построения купольных домов без гвоздей

Учёные Дальневосточного федерального университета создают современные деревянные купольные дома, при этом, как в добрые старые

времена русских зодчих, – без единого гвоздя. Их уникальность заключается в применении новых конструкций замков между отдельными частями деревянного сферического каркаса. Купольный дом из деревянных деталей создается в рекордно короткие сроки. Буквально за считанные часы вырастает каркас необычного дома. Сегодня эту технологию хотят опробовать уже в нескольких городах России. Между собой звенья стыкуются с помощью специального замка, который воспринимает все нагрузки – вертикальные, боковые и так далее. Детали изготавливаются с такой точностью, что получается своеобразный конструктор. Любой человек, имея такой набор с небольшой инструкцией по сборке, может смонтировать эту конструкцию самостоятельно.

1. Самозалечивающийся эластичный бетон

Задумка подобного материала была найдена у обычных ракушек. Дело в том, что раковины обогащены необходимым комплексом минералов, придающих им эластичность. Именно эти минералы и добавляются в состав бетона. Новый тип бетона невероятно эластичен, устойчивее к трещинам, да еще и на 40-50% легче. Такой бетон не сломается даже при очень сильных изгибах. Даже землетрясения ему не страшны. Обширная сеть трещин после таких испытаний не скажется на его прочности. После снятия нагрузки бетон начнет процесс восстановления. Как это происходит? Секрет очень прост. Обычная дождевая вода при реакции с бетоном и углекислым газом в атмосфере способствует образованию карбоната кальция в бетоне. Это вещество и скрепляет появившиеся трещины, «лечит» бетон. После снятия нагрузки восстановленный участок плиты будет обладать такой же прочностью, как и ранее. Такой бетон собираются внедрять при строительстве ответственных конструкций, например, мостов.

Для успешной организации строительства во время возрастающей конкуренции необходимо максимально автоматизировать проектные и расчетные работы, тем самым сэкономив время и затраты человеческого труда. Автоматизацию можно обеспечить использованием информационных технологий.

Начиналось применение информационных технологий в строительстве с решения расчетных задач. В настоящее время — это сложнейшие системы управления комплексными проектами: архитектурно-строительное проектирование, расчеты несущих конструкций, программы для управления строительством.

Архитектурно-строительное проектирование

Среди программ для архитектурно-строительного проектирования доминирует AutoCAD в окружении многочисленных прикладных программ по разным направлениям проектирования. Цены и уровень сервиса — на любой вкус и финансовые возможности. В среде проектировщиков наибольшее распространение получили такие системы архитектурно-строительного проектирования, как: Speedikon, ArfaCAD, AutoCAD Architectural Desktop. Все указанные программные продукты позволяют за счет встроенных инструментов в значительной степени автоматизировать труд проектировщика и сократить сроки разработки.

Расчеты несущих конструкций

Интегрированная система анализа и проектирования строительных конструкций SCAD Office привлекает внимание специалистов только СНГ. 32- разрядная система SCAD под Windows 98/NT предназначена для прочностного расчета строительных конструкций и систем, например, несущих конструкций всего здания, при статических и динамических воздействиях. Допустимое число элементов превышает 65000. Единая графическая среда синтеза расчетной схемы и анализа результатов обеспечивает неограниченные возможности моделирования расчетных схем сложных конструкций, удовлетворяя потребностям опытных профессионалов.

Программы для управления строительством

Технология управления строительными организациями настолько специфична и сложна, что едва ли может быть удовлетворительно автоматизирована с помощью современных версий дорогостоящих систем типа SAP R/3. Здесь, как правило, используются специальные системы управления. Из отечественных разработок можно упомянуть системы «Бастион» (АО «Петростройсистема»), «Стройка» (ИКФ «Эксперт») и «Гектор-строитель» (НТЦ «Гектор»)

Программный комплекс «Бастион» является комплексной системой ведения финансово-хозяйственной деятельности предприятий строительного комплекса. Система позволяет отслеживать все финансовые потоки предприятия в разрезах строительных объектов, подразделений, статей затрат, складской учет, контроль за расходованием материалов.

Комплекс программ «Стройка» представляет собой преимущественно корпоративную систему. Система «Стройка» закладывалась в расчете на автоматизацию процессов управления в крупных строительных объединениях в условиях централизованной модели управления, что нашло отражение в архитектуре и основных принципах построения системы. Однако коллектив разработчиков в меру своих возможностей старался отслеживать происходящие в стране изменения, в результате чего и появилась многофункциональная модульная система управления, наверное, одна из самых мощных отечественных разработок в этой области.

Программный комплекс «Гектор-строитель» представляет собой набор взаимоувязанных программных модулей, предназначенных для решения основных вопросов подготовки и производства строительных работ, автоматизации планирования, в т. ч. календарного, учета фактического выполнения работ, учета взаиморасчетов, материально-технического снабжения объектов строительства, а также и выпуска смет.

Статья на тему новые технологии в строительстве

Биобетон: материал, который восстанавливает себя сам

Как выдумаете, возможно ли такое, чтобы стена восстанавливала себя сама? Благодаря голландцу Хенку Джонкерсу подобное развитие событий перестает быть фантастикой. Именно ему удалось разработать самовосстанавливающийся бетон.

Способы получения самовосстанавливающегося бетона с бактериями

Первая строка – контрольный образец; вторая – споры T. reesei; третья – Aspergillus nidulans [8]Применяется несколько способов получения самовосстанавливающегося бетона:
Технический университет Делфта, Нидерланды [7]

Микробиолог Хэнк Джонкерс предложил в состав бетона добавлять бактерии рода Bacillus. Бактерии помещены в бетонную смесь в биоразлагаемых капсулах вместе с лактатом кальция. Как только в трещины на поверхности бетона начинает попадать вода, биоразлагаемая капсула растворяется, а бактерии, активизировавшись, начинают вырабатывать известняк, которым заполняются трещины в стройматериале. Лактат кальция используется как питательная среда для бактерий рода Bacillus.

Бингемтонский университет, штат Нью-Йорк и университет Рутгерса [8]

Группа ученых двух университетов добавила в смесь бетона споры грибка Trichoderma reesei [9]. После того, как на поверхности стройматериала начали появляться трещины, вода и воздух спровоцировали грибок активно прорастать, вырабатывая карбонат кальция, которым накрепко замуровались образовавшиеся повреждения.

Иные технологии самовосстановления

Развивая свойства строительных материалов и повышая их экономическую выгоду, в отличие от строительных норм и правил (СНиП 82-02-95, СНиП 82-01-95), регламентирующих расход цемента в производстве бетонных и железобетонных изделий, отечественная и мировая науки пошли дальше утвержденных стандартами правил, применения открытия в биологии и микробиологии [5, 6].

Севастопольский гос. университет

Группа ученых университета разработала технологию нанопорошков с добавлением штаммов бактерий. Добавленный в бетонную смесь ингредиент усиливает бетонный блок при сжатии на 94%. Этот строительный материал предполагается использовать в гидротехническом и берегоукрепительном строительстве.

Университет Мичигана, США [10]

Ученые Инцзы Ян и Виктор Ли, почерпнув идею из природных свойств роста и самовосстановления морских ракушек, добились того, что при длительном контакте самовосстанавливающегося бетона с водой образовавшиеся трещины зарубцовываются, заполняясь карбонатом кальция.

Университет «Виктория», Британская Колумбия

Ученые вывели пластичный цементный композит с применением в составе полимера, что дало бетону возможность выдерживать воздействие колебаний до 12 баллов по шкале Меркалли.

Нитрифицирующие бактерии

Растут бактерии в простых минеральных средах в почве и в водоемах. Специфичные микроорганизмы хорошо развиваются в жидкой среде. Нитрификация – это процесс превращения азотосодержащих соединений в нитриты, а затем в нитраты.

Исследования показывают, что нитрифицирующие бактерии наряду с аммонифицирующими бактериями и грибками участвуют в коррозии бетонных изделий, особенно подземных сооружений, коллекторов и так далее.

Самовосстанавливающийся бетон — решаем проблему с трещинами

Бетон – это практически идеальный строительный материал. В жидком состоянии он демонстрирует текучесть воды, а после отвердения – обладает жесткостью камня. Но даже в самом твердом камне могут образоваться трещины. А бетонные конструкции подвержены этой напасти в еще большей мере.

Причем «растрескавшийся» бетон теряет часть эксплуатационных характеристик. В первую очередь страдает морозостойкость и влагостойкость, да и с прочностью будут некоторые проблемы. Словом, трещины в бетоне – это очень плохо. Но их появление – это дело времени. И такого дефекта, к сожалению, не может избежать ни одно железобетонное изделие.

Самовосстанавливающийся бетон

Поэтому в строительном деле есть десятки технологий, ориентированных как на профилактику появления трещин, так и на устранение подобных дефектов. И самый радикальный способ борьбы предлагают слушатели Технологического университета города Делфта (Голландия), которые попытались соединить прочность бетона с регенерационными способностями бактерий.

В чем суть методики?

Секрет ноу-хау голландских студентов прост как все великое – в бетонную отливку вводят культуру бактерий, вырабатывающих в процессе своей жизнедеятельности кальций (по сути – тот же цементный камень). Затаившись на дне микротрещин, такие бактерии заполняют микрополоски отходами своей жизнедеятельности (кальцием), ликвидируя, таким образом, эти предтечи глубоких разломов в структуре бетона.

Причем активность биологических культур в кислой среде бетонной конструкции уже подтверждена практическими опытами. Собственно всю технологию обнаружили практически случайно, проверяя жизнедеятельность очередной колонии микроорганизмов, «засеянных» в бетон.

бактерии которые восстанавливают бетон

Преимущества методики перед традиционными способами противодействия процессам образования трещин

Новый способ «лечения» бетона от трещин сулит немалые выгоды, как изготовителям ЖБИ, так и владельцам уже потрескавшихся конструкций. Ведь до этого с процессом образования трещин боролись либо с помощью дополнительного армирования (что дорого), либо с помощью защитной пленки (что очень трудоемко, ввиду необходимости постоянного восстановления протектора). Ну а методика устранения трещин в бетоне была всего одна – расширение и заполнение свежей «заплаткой»

Новая методика позволяет защитить уже поврежденные конструкции, просто засеяв культуры на поверхность ЖБИ. Причем поверхности могут располагаться даже в «труднодоступных местах». Кроме того бактерии можно добавить в пока еще жидкий бетон. И после отвердения среды они будут «жить-поживать» в микроскопических полостях, ожидая своего часа (появления трещины).

То есть, с помощью такой технологии можно получить практически вечный, самовосстанавливающийся строительный материал, регенерирующий, как человеческая кожа.

Сингапурские разработки гибкого бетона

Ученые из Наньянского технического института в своих лабораториях сделали новейший материал для строительства.

Они создали и уже провели тесты по новому современному раствору эластичного состава, который назвали КонФлексПаве.

Свою разработку они собираются использовать для создания покрытий на дорогах.

Данная смесь по прочности не хуже металлических изделий, эластичность превышает в два раза по сравнению с обычными растворами из цемента.

Главные плюсы такой новой разработки:

1. Из-за маленького веса материала, уменьшается нагрузка на основную конструкцию.
2. Нужно использовать мало рабочей силы и будет затрачено меньше времени на выполнение работ.
3. Дешевое техническое обслуживание.
4. Высокий уровень устойчивости к износу.
5. Высокий уровень гибкости.
6. Не скользит.
7. Не нужно использовать громадную арматуру.

Ученые сделали новые разработки во время исследования того, как между собой взаимодействуют компоненты на микроуровне. В составе такого материала есть микро волокно полимера и минерал с высокой твердостью.

Также в растворе есть определенные искусственные части, которые дают возможность покрытию быть эластичным изгибаться под сильным давлением.

Тонкие волокна одинаково делят нагрузку по всему основанию, а вот твердые компоненты дают такую структуру покрытия, на которой нет скольжения благодаря шероховатостям.

Что такое самовосстанавливающийся бетон

Древняя Месопотамия стала прародиной бетона, сегодня этот материал используется во всех уголках населённого мира планеты. Бетонные здания могут иметь любую форму, изделие даже пригодно как компонент для 3D-печати.

Все видели, что время неумолимо и к таким постройкам — трещины всё равно появляются, сквозь них просачивается влага, железная арматура в основе начинает ржаветь. В итоге ускоряется износ здания. Этому способствует и понижение температуры — вода, попавшая в трещинки, зимой замерзает и начинает расширяться, увеличивая разрушения.

Покрытия, пропитки немного сдерживают разрушительный процесс, но глобальный ремонт всё равно потребуется. Если же постройка находится под водой, или внутри находится хранилище радиоактивных отходов и ядохимикатов, то ремонт либо сложен, либо вовсе невозможен.

Микробиолог Х.Джонкерс выслушал обращение строителя-технолога в 2006 году по поводу того, нельзя ли что-нибудь придумать, чтобы бетон восстанавливался сам. В голову учёному пришли бактерии, которые при некоторых условиях могут поспособствовать такому нужному процессу.

На решение поставленной задачи ушло более трёх лет. Трудности заключались в том, что среда выживания микроорганизмов довольно сурова, это же аналогично жизни в сухом щелочном камне. Выживать нужно десятилетиями, при этом, никак не активизируясь и находясь в долгой «спячке». Активизации должна поспособствовать вода.

Процесс восстановления — секрет в бактериях

Колонии грибка Trichoderma reesei оказались теми самими восстановителями благодаря своей особенности выживать в щелочной среде. Споры микроорганизмов остаются живыми, оставаясь долгое время без питания. Но чем же питать проснувшиеся бактерии?

Если добавлять в бетон сахар, то уменьшится прочность материала, и вся работа будет изначально бестолковой. Начались поиски решения, которые привели к тому, что идеальным средством питания является лактат кальция.

Бактерии должны быть размещены в материале в биоразлагаемых пластиковых капсулах, там же располагается и их питание.

Бетон даёт трещины, в них попадает вода, пластик под её воздействием растворяется. Бактерии начинают процесс размножения и питания лактатом кальция. В результате их жизнедеятельности вырабатывается известняк, прочно закрывающий трещинки.

Плюсы и минусы самозалечивающегося бетона

Микроскопическая съемка T. ressei с увеличением x1000, показывающая, что споры растут одинаково хорошо как с бетоном, так и без него [8]Бетон — строительный материал, который в жидком состоянии обладает текучестью воды, что даёт возможность заливать цементный раствор в любые формы и ниши. В затвердевшем же состоянии бетон обладает твердостью камня, что делает его незаменимым в строительстве крупных объектов (мосты, высотные здания, плотины и так далее).
Разрушительно влияют на бетон влага, перепады температур, воздействие химикатов, коррозия, со временем материалу свойственно рассыхаться. Самовосстанавливающийся бетон отличается более высокой стойкостью к влиянию внешних разрушающих факторов и обладает свойством самовосстановления.

Самовосстанавливающийся бетон (самозалечивающийся эластичный, гибкий)

Самовосстанавливающийся бетон – это общее название разных современных разработок и инновационных решений, призванных изменить структуру материала и сделать его способным к восстановлению, стойкости к различным воздействиям. Ввиду того, что бетон сегодня является одним из наиболее востребованных и популярных материалов в ремонтно-строительной сфере, поиск новых методов производства актуален как никогда.

Каждый год в мире производят до 10 миллиардов тонн бетонного раствора. Несмотря на некоторые недостатки, заменить бетон материалом с такими же преимуществами и техническими характеристиками пока невозможно. Поэтому ученые всего мира постоянно проводят исследования и эксперименты в попытках нивелировать такие минусы бетона, как усадка, вероятность распространения трещин и деформаций, нестойкость ко внешним воздействиям и т.д.

Основное направление современных разработок – поиск самозалечивающегося, гибкого бетона, который будет эффективно противостоять деформациям и сможет восстанавливаться при любых воздействиях.

Виды самовосстанавливающихся бетонов

Современные производители предлагают большой выбор бетонных смесей, но самовосстанавливающиеся растворы пока еще находятся в стадии разработки и активно в строительстве не применяются. Существует несколько видов бетонов, созданных в разных точках мира, которые имеют все шансы стать популярными и частоприменимыми в будущем.

Какие виды самовосстанавливающихся бетонов бывают:

1. Полимерные заплатки – это специальное покрытие на бетонные монолиты, которое состоит из полимерных капсул. Разработка ученых из Южной Кореи (университет Юнсэй). Принцип работы материала: поверхность бетонного монолита покрывают веществом с микрокапсулами с полимером, а когда появляются трещины, капсулы раскрываются и углубления заполняются жидкими полимерами, под ультрафиолетом полимер застывает и полностью восстанавливает прочность бетона.
   Работы еще идут, результаты впечатляют, но полимерное покрытие сохраняет целостность в течение всего одного года.
2. Бактерии-реставраторы – это самозалечивающийся эластичный бетон, созданный учеными из Нидерландов (Хенк Йонкерс и Эрик Шланген). Работают бактерии рода Bacillus, принцип таков: в бетон добавили гранулы биоразлагающегося пластика с лактатом кальция и спорами бактерий (которые едят его).
   Споры много лет сохраняют жизнеспособность, не меняют свойства бетона (пока в гранулах), когда появляются трещины, поступающая влага растворяет гранулы, оказывается внутри, бактерии просыпаются, кушают лактат кальция и выделяют кальцит (известняк), который заполняет пустоты, скрепляя края трещин. В условиях лаборатории бактерии успешно заживляли трещины до 0.5 миллиметров, дальше будут испытывать в реальных условиях и искать методы понижения стоимости материала (в среднем он стоит на 50% больше, чем обычный цемент).
3. Гибкий бетон ConFlexPave – создан в Сингапуре, демонстрирует прочность на уровне стальной арматуры и гибкость в 2 раза выше обычного материала. Эластичный бетон в составе имеет полимерное микроволокно, которое придает гибкость монолиту и усиливает адгезию его с покрываемой поверхностью. Композитный материал прочнее и легче, что особенно актуально в дорожном строительстве, возведении высоток.
   Первые типы гибких бетонов получили несколько десятилетий тому, они работают на скольжении материалов (в то время, как обычная смесь предполагает твердение компонентов и потерю эластичности), в связи с чем способствующие разрушениям деформации отсутствуют. Но стоит материал в 3 раза выше обычного.

Подробнее о бетонных инновациях

Разработки и работы по созданию гибкого бетона, способного к самовосстановлению, ведутся давно. Так, на базе Бингемтонского университета (штат Нью-Йорк) с помощью ученых университета Рутгерса была создана новая смесь – ее назвали самовосстанавливающимся бетоном. Материал еще известен как грибковый бетон и у него есть потенциал исключить проблемы появления на бетонном монолите трещин.

Ученые выявили интересный момент: взяв гриб Trichoderma reesei, вмешали его в традиционную цементную смесь, потом залили конструкцию и искусственно создали трещины. При обнаружении первой трещины грибок (до того спящий) активизировался. По мере того, как в трещины попадали кислород и вода, споры грибов росли и создавали карбонат кальция, заполняющий и скрепляющий трещины.

Дальнейшие погружения в раствор

Другая группа ученых из Университета Кардиффа (Уэльс) тестировала 3 технологии исцеления бетона: полимерную память формы, использование бактерий и целебных агентов через микрокапсулы, закачку органических/неорганических материалов в структуру материала.

В Британской Колумбии ученые университета «Виктории» (факультета гражданского строительства) объявили про запуск различных экспериментов с волокнами (древесная целлюлоза, зольная пыль). Они могут помочь создать уникальную формулу бетона, способного к самовосстановлению.

В Канаде же создали экологически чистый композит на базе пластично-цементной смеси. Данный строительный материал армирован полимерными волокнами и в ходе испытаний выяснилось, что такой раствор способен выдерживать толчки землетрясения мощностью до 9 баллов по шкале Рихтера.

От современных исследований к древнему Риму

Идея бетона и самого цемента римлянами была не придумана, а заимствована у древних греков. Так, есть пример хорошо сохранившегося водопроводного резервуара в греческом городе Мегара – его конструкции были обмазаны чем-то похожим на цемент. И если изучить этот цемент, можно отыскать особый компонент, который придает крепость и прочность древнеримским зданиям.

Состав греческого цемента включал вулканический пепел – сегодня он называется «пуццолан». Тогда его добывали у холмов города Путеолы (сегодня Поццуоли) возле Везувия, от чего и произошло название вещества. Бетон с вулканическим пеплом в Древнем Риме начали применять со 2 в. до н.э. В смеси вводили пуццолан, известь, пемзу, вулканический туф, камни, песок.

Инновация профессора Ричарда Римана

Профессор Ричард Риман умудрился создать легкий и экологически чистый бетон, которому присущи свойства гидротермального жидкофазного уплотнения. Профессор утверждает, что он смог понизить углеродный след цемента/бетона до 70%, а в итоге даже не исключено поглощение углекислого газа. Но эта технология, как и все современные разработки, требует тщательного изучения, доработки, получения достоверных результатов проверок и т.д.

• https://nordtool.ru/pro-beton/samozalechivayushchijsya-elastichnyj.html
• https://melt-spb.ru/tipy-materiala/samovosstanavlivayushchijsya-beton-2.html
• https://vseprokrasku.ru/stroitelnye-smesi/ehlastichnyj-beton
• https://monolit2016.ru/raboty/elastichnyj-beton.html
• https://fanera27.ru/vidy/primenenie-samozalechivayushchegosya-elastichnogo-betona.html
• https://bastion-centre.ru/tehnologii/samozalechivayushchijsya-elastichnyj-beton-referat.html
• https://BookInfa.ru/tehnologii/samovosstanavlivayushchijsya-cement.html
• https://ipk-rotor.ru/vidy-betona/samovosstanavlivayushhijsya-beton-samozalechivayushhijsya-elastichnyj.html
• https://biohimist.ru/raboty/samozalechivayushchijsya-elastichnyj-beton-referat.html
• https://vostokstroy-belebey.ru/tehnologii/samovosstanavlivayushchijsya-beton.html