Tento článek se zaměří na tzv. samoopravný (v doslovném slova smyslu) beton – nadějný moderní vektor pro vývoj betonových technologií, na kterém pracuje řada vědeckých skupin v různých zemích. Níže uvádíme příklady různých přístupů k řešení tohoto problému. Okamžitě stojí za zmínku, že „samohojení“ betonu, alespoň v současnosti, je možné pouze za přítomnosti malých trhlin.

1. Samoopravný beton s „přitahováním“ bakterií.

Vědci z Nizozemska, Henk Jonkers a Eric Schlangen, navrhli přidat do betonu bakterie rodu Bacillus. Bakterie, které jsou ve stavu suspendované animace, jsou umístěny ve standardní betonové směsi v biologicky odbouratelných kapslích spolu s laktátem vápenatým, který se používá jako živná půda pro bakterie. Jakmile voda začne pronikat do trhlin na povrchu betonu, kapsle se rozpustí a bakterie, které se stanou aktivnějšími, začnou produkovat kalcit (vápenec), který je výsledkem jejich životně důležité činnosti; Právě tento kalcit vyplňuje vzniklé trhliny v betonu.

Fotografie z webu samstroy.com.

Vědci si vybrali bakterie rodu Bacillus z rodu ve tvaru tyčinky, protože je normální, že žijí v alkáliích (a beton má zásadité prostředí) a také dlouho hibernují. Po aktivaci potřebují živnou půdu. Cukr, i když byl na první pohled nejvhodnějším kandidátem pro tento účel, nebyl vhodný, protože vážně zhoršoval vlastnosti betonu. Henk a Eric se rozhodli pro laktát vápenatý, vápenatou sůl kyseliny mléčné. Kapsle byla syntetická látka, která se pod vlivem přírodních faktorů rozkládá.

Vzhledem k možnosti samohojení je vznik trhlin dočasný a trvanlivost (samohojivého betonu oproti stejné normě) se zvyšuje dvakrát (teoretické výpočty).

Tento slibný vývoj, stejně jako všechny ostatní, o kterých bude řeč níže, nebyl dosud široce používán kvůli vysokým nákladům, ale jak jeho vývojáři doufají, postupem času se stane dostupnějším, a tedy i poptávkou.

2. Houbový beton.

Skupina amerických vědců z Binghamton University v New Yorku a Rutgers University v New Jersey navrhla přidat do betonové směsi spory houby Trichoderma reesei a nazvat takový materiál „houbový beton“. Princip samohojení betonu je následující: po objevení se mikrotrhlin, do kterých se dostal vzduch a vlhkost, začala houba aktivně klíčit a produkovat uhličitan vápenatý, který se stal „těsnícím“ („cihlovým“) materiálem pro trhliny. .

READ
Jak rozeznat dobré sluneční brýle od těch špatných?

Fotografie z ocenin.ru.

Tato technologie je v současné době ve fázi vývoje. Hlavním problémem je přežití houby při nízkých teplotách.

3. Samoopravitelný beton s přísadami „vypůjčenými“ ze skořepin.

Vědci Victor Li a Yingzi Yang z University of Michigan v USA již řadu let vyvíjejí nové druhy betonu. Nápad na jeden z inovativních typů betonu, se kterým experimentují, jim vnukly skořepiny, přesněji řečeno komplex minerálů, které ovlivňují růst a regeneraci (obnovu) skořepin. Přidáním příslušných sloučenin do betonu vědci dosáhli úžasného efektu. Za prvé, jeho pevnostní charakteristiky se výrazně zvyšují – při zvýšeném ohybovém zatížení je poměrně elastický, i když může být pokryt rozsáhlou sítí malých trhlin. A za druhé, tento beton obnovuje svou celistvost po odstranění zátěže – to vyžaduje dlouhodobé vystavení vodě. Voda reaguje se speciálními přísadami v betonu, stejně jako s oxidem uhličitým v atmosféře, a vytváří „jizvy“ uhličitanu vápenatého, které „zacelují“ (ve skutečnosti vyplňují) trhliny, vysvětlují vynálezci. Navíc po samoopravení bude mít tento beton téměř stejnou pevnost jako před poškozením, dodávají.

Problém deformace stavebních materiálů znepokojoval řemeslníky již před staletími. Moderní technologie však umožňují zvýšit pevnost a hustotu různých kompozic. Například betonové směsi, které se používají při opravách silnic, výstavbě bytových, komerčních a skladových objektů. Faktor mechanického poškození lze eliminovat využitím současných přístupů ve výrobě stavebních materiálů. Samoopravitelný beton se nyní stal aktuálním. Jedná se o unikátní směs, která má mnoho výkonnostních výhod. Hlavním znakem je odolnost proti deformaci a zachování původních fyzikálních a chemických vlastností.

Samoopravitelný elastický beton

Hlavní vlastnosti elastického betonu

Co je to samoopravný elastický beton? Pokračuje výzkum vytvoření univerzálního stavebního materiálu, který nepodléhá deformaci. Lze pouze poznamenat, že do roku 2023 se ve stavebnictví začaly aktivně používat nové materiály. Charakteristiky betonové směsi odpovídají ustanovením GOST. Jsou zde jasné požadavky na složení, strukturu a výrobní podmínky (zejména stupeň tuhnutí materiálu). Unikátní betonová směs vyniká přidáním plísní, které se postupně přizpůsobují alkalickému prostředí a zlepšují vlastnosti hotového roztoku. Právě změna složení umožnila zlepšit vlastnosti betonu. Bakterie produkují látky, které ovlivňují rychlou obnovu betonových povrchů a konstrukcí.

READ
Jak správně vyšít křížkem, aby byla rubová strana krásná?

Technologie výroby samoopravného betonu

Klíčovou vlastností samoopravitelného betonu je přítomnost biologických složek, bakteriálních spor a plísní ve směsi. Vývoj nových stavebních materiálů probíhá v mnoha výzkumných centrech v Rusku, zemích EU, USA a Velké Británii. Objevuje se velké množství metod výroby betonových směsí. První techniku ​​však vytvořil vědec a popularizátor vědy Hank Jonkers z Nizozemska. Jeho řešením bylo přidat do kompozice malé granule plastu.

Studie ukázaly, že když se v materiálu vytvoří trhliny, vlhkost se dostane dovnitř a rozpustí plast. V důsledku toho bakterie absorbují laktát a množí se. Zlepšuje se povrchové a hloubkové fyzikální a chemické vlastnosti směsi. Mezi hlavní metody vytváření samoopravného betonu patří:

  • Přidání různých hub do kompozice (tyto látky při interakci s vodou vytvářejí vápenec);
  • Použití nanoprášků s různými vlastnostmi;
  • Výroba vápence pomocí látek z mušlí;
  • Přídavek nitrifikačních bakterií (přeměna částečně dusíkatých sloučenin na dusitany);
  • Použití plastového kompozitu souvisejícího s cementem-polymerem.

I přes velký výběr technologií se nejčastěji používá metoda Hank Yonkers. To je způsobeno přítomností desítek důkazů o účinnosti jeho metody. Bylo rozhodnuto zavést bakterie ve stavu pozastavené animace (udržují ji 160-180 let). Vzniká unikátní prostředí, které má pozitivní vliv na vlastnosti betonu a hotových betonových výrobků.

Samoopravný beton

Výhody a nevýhody

Nový beton je méně náchylný na mechanické a silové zatížení a různé druhy deformací. Roztoky vytvořené pomocí nových technologií mají oproti klasické směsi schopnost regenerace. Právě pro tuto vlastnost se elastický beton stal oblíbeným a nyní se aktivně studuje a používá v průmyslu a stavebnictví. Mezi výhody materiálu patří také vysoká odolnost proti náhlým změnám teploty a srážek, dodatečná ochrana před chemikáliemi a korozí. To vše zvyšuje životnost hotových konstrukcí z betonu nebo železobetonu. Jedinou nevýhodou betonu je riziko defektů (např. povrch může začít praskat). Ale použití biologické betonové směsi tento problém řeší. Za nevýhodu samoopravitelného betonu se dnes považují potíže s vývojem.

Aplikace samoopravného betonu

V posledních letech se samoopravný beton používá k vytváření mozaikových podlah ve skladech, obchodních a průmyslových objektech. Vyrábějí se z něj různé konstrukce, na které jsou kladeny vysoké nároky na hustotu, spolehlivost a pevnost. Materiál se používá také v kapalném a pevném stavu. V prvním případě je možné nalít do jakýchkoli výklenků a ve druhém postavit velké prefabrikované a monolitické konstrukce (vytvoření spolehlivého základu, opravy železobetonových komunikací, odstranění poškození železobetonových výrobků).