Российские ученые создали самовосстанавливающийся бетон

19 February
Российские ученые создали самовосстанавливающийся бетон

Ученые разработали самовосстанавливающийся бетон. Все дело в бактериях Bacillus cohnii, которые способны заполнять трещины в конструкциях, да так, что прочность на сжатие полностью восстанавливается.

Эксперимент провели российские ученые из Дальневосточного федерального университета совместно с коллегами из Индии и Саудовской Аравии. О результатах исследования инженеры рассказали в журнале Sustainability.

Проведенный эксперимент, как считают инженеры, позволит в четыре раза увеличить срок службы бетонных конструкций. Это особенно актуально для российского климата, когда здания и сооружения расположены в агрессивной среде с влажным климатом или в сейсмически неустойчивых районах, где в конструкциях появляются мелкие трещины. Например, на юге Дальнего Востока России, где много косых дождей выпадает на вертикальные поверхности зданий.

При изготовлении обычной бетонной смеси инженеры из ДВФУ использовали водный концентрат, содержащий бактерии Bacillus cohnii, которые выжили в порах затвердевшего цементного камня. Застывший бетон подвергли сжатию прессом, в результате чего появились трещины. Затем ученые наблюдали, как бактерии устранили появившиеся трещины, восстановив прочность бетона.

Bacillus cohnii активировались после того, как бетон треснул под давлением пресса и микроорганизмы внутри получили доступ к кислороду и влаге. «Разбуженные» бактерии ликвидировали трещины шириной от 0,2 до 0,6 мм в течение 28 дней, выделяя карбонат кальция (CaCO3), который кристаллизовался под действием воды. К экспериментальным бетонным плитам вернулась первоначальная прочность на сжатие. После этого Bacillus cohnii вновь «уснули». Срок их жизни (способность «засыпать» и «пробуждаться») составляет около 200 лет, соответственно в течение этого времени они могут поддерживать прочность бетонных конструкций.

«Бетон остается конструкционным материалом номер один в мировом строительстве, поскольку он дешёвый, прочный и универсальный. Однако любой бетон со временем может давать трещины в результате различных внешних факторов, в том числе из-за влаги и многократно повторяющихся циклов замораживания/размораживания, которых на Дальнем Востоке, к примеру, более ста за год. Когда бетон дал трещину – это практически необратимый процесс, который может поставить под угрозу всю конструкцию. – Рассказал профессор ДВФУ Роман Федюк. – То, что мы сделали в рамках нашего эксперимента, соответствует международным трендам в строительстве, где существует запрос на подобные «живые» материалы, которые имеют способность к самодиагностике и самовосстановлению. Благодаря им можно избежать или сократить технически сложные и дорогостоящие ремонтные процедуры».

«Ученые вырастили бактерии Bacillus cohnii в лабораторных условиях, используя простую агаровую подложку и питательную среду, заставив их выживать в условиях пор цементного камня и выделять нужный химический «ремонтный» состав. Восстановление трещин оценивали с помощью микроскопа. Химический состав ремонтного агента, который выделяли бактерии, изучили с помощью электронной микроскопии и рентгеновских снимков», - говорится в статье.

На следующих этапах ученые планируют разработать армированный бетон, дополнительно усилив его свойства с помощью разных видов бактерий, что позволит ускорить процессы восстановления материала.

Оригинал статьи