В надежде создать долговечные бетонные конструкции, ученые из Дрексельского Университета (США) предлагают новый подход к старому трюку с целью повышения долговечности бетона.
Армирование волокнами существует с тех пор, как первые каменщики смешивали конский волос с грязью. Однако исследовательская группа Drexel выводит этот метод на новый уровень, превращая армирующие волокна в систему живых тканей, которая доставляет бактерии к местам трещин для "заживления бетона".
Сканирующее электронное микроскопическое изображение самовосстанавливающейся бетонной системы Drexel BioFiber. Фото: Университет Дрекселя
Недавно в журнале "Строительство и строительные материалы" сообщалось, что технология «BioFiber» компании Drexel представляет собой полимерное волокно, заключенное в насыщенный бактериями гидрогель и защитную, устойчивую к повреждениям оболочку. Сообщается, что сетка из биоволокон, встроенная в бетонную конструкцию, может повысить ее долговечность, предотвратить рост трещин и даже обеспечить самовосстановление.
"Эта инновационная технология основана самой природой и является продолжением усилий в попытке улучшить качество строительных материалов", - сказал Амир Фарнам, руководитель исследовательской группы.
Увеличение срока службы бетона — это не просто выгода для строительного сектора, это является приоритетом для стран всего мира, в том числе и стран, которые активно работают над сокращением выбросов парниковых газов, ведь на процесс изготовления ингредиентов бетона - сжигание смеси минералов, таких как известняк, глина или сланец при температуре, превышающей 2000 градусов по Фаренгейту, приходится 8% глобальных выбросов парниковых газов.
В Drexel BioFiber используется структурное волокно, покрытое насыщенным бактериями гидрогелем, инкапсулированное в полимерную оболочку для самовосстановления бетона. Фото: Университет Дрекселя Бетонные конструкции разрушаются довольно быстро - всего за 50 лет, в зависимости от окружающей среды. В условиях замены и растущего спроса на новые здания бетон является наиболее востребованным строительным материалом в мире.
Компания Drexel стала лидером в поиске путей повышения устойчивости и долговечности бетона, а лаборатория Фарнама является частью команды, совместно участвующей с Министерством обороны США по укреплению стареющих конструкций.
Как работает технология
Прочные бактерии, обычно встречающиеся в почве, обладают способностью запускать биологический процесс, называемый микробиологическим осаждением карбоната кальция, создавая камнеподобный материал, который может стабилизироваться и затвердевать, превращаясь в заплатку для открытых трещин в бетоне.
Бактерии начинают образовывать эндоспоры, живя в суровых условиях внутри бетона, находясь в состоянии покоя, пока не будут призваны к действию.
По мере того, как вода проникает в трещину и в конечном итоге достигает BioFiber, способный стабилизировать бетонные конструкции, она заставляет гидрогель расширяться и самостоятельно выталкиваться к поверхности трещины. Когда это происходит, бактерии активируются из своей эндоспоровой формы вместе с углеродом и источником питательных веществ в бетоне. Далее вступая в реакцию с кальцием в бетоне, бактерии производят карбонат кальция, который действует как цементирующий материал, полностью заполняя трещину.
