История у бетона чрезвычайно длинная. Купол Пантеона в Риме, мосты, арки и акведуки Римской Империи строились с применением бетона. Римская архитектурная революция во многом была обязана именно применению бетона, но с гибелью Империи этот материал был забыт и вновь стал применяться лишь в эпоху Возрождения. Историю бетона можно было бы продолжить, но остановимся на этом и перейдем к основной проблеме этого материала – его склонности давать трещины.
Они возникают под воздействием расширяющейся при замерзании воды, действию химически агрессивных веществ и живой природы: прорастающих семян растений и микроорганизмов, которые заселяют бетон и его же уничтожают.
В каком-то смысле, доктор Хэнк Йонкерс из Дельфтского Университета предложил вышибать клин клином. Уже несколько лет он разрабатывает материал под названием «био-бетон». Он представляет собой смесь обычного бетона и таблеток, содержащих культуры так называемых экстремофилов. Это бактерии, способные жить в условиях очень высоких или низких температур, высоких давлений или отсутствия воды. Для био-бетона Йонкерс и его коллега Эрик Шланген приспособили Bacillus pasteurii, бактерии, живущие в щелочной среде (а также B. Sphaericus). Споры этих бактерий и субстрат для них упаковываются в таблетки, которые замешивают в бетон при приготовлении. Со временем, когда вода проникает в бетонные структуры и начинает разъедать бетон, споры активируются и во вновь образовывающихся трещинах начинают развиваться бактерии. В естественном состоянии они производят кальциевые отложения. То же самое происходит и в трещинах бетона: используя в качестве «пищи» лактат кальция, который был зашит в таблетки, эти бактерии размножаются и забивают трещину новыми кальциевыми отложениями. Лактат кальция, кстати, содержится в молоке.
В результате получается материал, способный чинить мелкие структурные
разрушения без вмешательства человека. В лаборатории исследователи получили заращивание трещин толщиной в 0,5 мм. Такого размера трещины в два-три раза превышают размеры допустимых трещин в бетонных конструкциях. Если технология будет действовать так же в промышленных условиях, она даст огромную экономию на ремонте и замене бетонных конструкций.
На пути к коммерческому использованию стоит стоимость. Содержимое таблеток – бактерии и лактат кальция – недороги, но их необходимо покрывать оболочкой, обладающей устойчивостью в процессе смешивания бетона, и эта оболочка оказывается самой дорогой составляющей.
Цель исследователей – продавать таблетки не дороже чем сам бетон. В Европе его кубометр стоит восемь евро. На такой объем нужно 15 кг таблеток. Сейчас происходят долгосрочные испытания этой технологии в бетонных конструкциях под открытым небом. Кроме технологии, основанной на экстремофильных бактериях, в стадии разработки в других исследовательских центрах композитные материалы, расширяющиеся под воздействием воды и полимерные материалы, которые плавятся под воздействием солнца.
Дмитрий Крылов voa.gov
Leave a Reply