Самовосстанавливающийся бетон (самозалечивающийся эластичный)

Самовосстанавливающийся бетон (самозалечивающийся эластичный)

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.

Секреты древнеримских технологий

Американские ученые несколько лет тому исследовали древнеримский оpus caementum, сравнивали с составом современного материала и отыскали причину крепости и прочности. В пуццолане содержится большой объем силиката алюминия (в современном бетоне его нет), который при замешивании с морской водой дает горячую химическую реакцию, в ходе которой в структуре раствора появляется минерал алюминий-тоберморит, он и отвечает за повышенную прочность.

Особенно актуально изучение этого химического процесса в морских строениях. Так, созданная по римским технологиям гавань Ирода Великого (Кесария, 1 в. до н.э., включает порт и комплекс защитных сооружений) две тысячи лет омывается постоянно морскими волнами, уходя частично под воду. И реакция с образованием Al-тоберморита в монолите постепенно идет годами, сотнями лет (возможно, и сегодня). Бетон портовых сооружений становится более прочным с каждым днем и неизвестно, сколько еще может простоять в будущем.

Римские строители применяли бетон в разных вариантах, они же стандартизировали состав смеси: нормировали технологии, изучили химический состав, соблюдали нормативы. И прочность бетонного монолита в зданиях, что построены сегодня, рассчитана на 100-120 лет максимум, а римские сооружения стоят уже 2000 лет и переживут еще и современные конструкции.

Самовосстанавливающийся бетон – стройматериал будущего

Главная страница » Самовосстанавливающийся бетон – стройматериал будущего

Читать еще:  Бетон м200 (200, в15): состав, пропорции

Бетон стабильно удерживает статус самого распространённого строительного материала. По различным оценкам, ежегодно в мире производится около 10 миллиардов тонн бетонной смеси. Однако популярный строительный материал, будучи в застывшем виде, имеет свойство деформироваться (трескаться) по истечении определённого времени. Поэтому очевидной видится тема: самовосстанавливающийся бетон, связанная с исследованиями, направленными на получение новых видов традиционного стройматериала.

Самовосстанавливающийся бетон – это реально

Учёные многих стран уже продолжительное время рассматривают методы производства самовосстанавливающегося бетона. И вот совсем недавно появились первые обнадёживающие результаты.

Согласно этим результатам научных исследований, эксплуатационные свойства популярного стройматериала обещают подняться на совершенно иной уровень.

Подробнее о бетонных инновациях

На базе Бингемтонского университета штата Нью-Йорк, при содействии учёных университета Рутгерса, разработана новая смесь — самовосстанавливающийся бетон.

Новый стройматериал, так называемый грибковый бетон, может навсегда освободить общество (и строительную индустрию в частности) от проблем восстановления трещин, неизбежно образующихся на старых строительных конструкциях.

Результат действия грибка Trichoderma reesei: 1,3 — состояние на момент образования трещины; 2,4 — состояние, спустя 100 дней после активации грибка Trichoderma reesei

Группа исследователей, занимающихся изучением новых свойств бетона, выявили интересный момент. Учёные взяли гриб Trichoderma reesei и подмешали в классическую цементную смесь.

Затем произвели из раствора строительную конструкцию и спустя некоторое время, искусственным путём создали на теле конструкции трещины.

Удивлению исследователей не было предела, когда обнаружилось, что с появлением первой трещины, спящий до этого момента грибок Trichoderma reesei неожиданно активизировался.

По мере проникновения воды и кислорода внутрь трещин, споры грибов начинают прорастать. В процессе роста образуется карбонат кальция, который непроизвольно заполняет и накрепко мурует трещины.

Правда, исследования самовосстанавливающегося бетона пока что находятся на ранней стадии. Остаются нераскрытыми множество вопросов и в частности на тот счёт, выживет ли грибок Trichoderma reesei в суровых условиях эксплуатации бетонных строений.

Дальнейшие погружения в раствор

Тем временем другая группа — ученые Университета Кардиффа, основанного в Уэльсе, протестировали три технологии целевого исцеления:

  1. Полимерную память формы.
  2. Закачку органических и неорганических материалов в структуру бетона.
  3. Использование целебных агентов и бактерий через микрокапсулы.

Ученые факультета гражданского строительства университета «Виктории», что в Британской Колумбии (Канада), объявили о запуске экспериментов с различными волокнами, такими как зольная пыль и древесная целлюлоза.

Древесная целлюлоза и зольная пыль — компоненты инновационного цементного раствора, способные привести к эффекту самовосстановления

По мнению учёных мужей, зольная пыль и древесная целлюлоза могут способствовать созданию уникальной формулы самовосстановления бетона.

Развитие свойств самовосстановления бетона — это не единственное направление исследований по строительному материалу.

Там же в Канаде, на базе того же университета «Виктории», разработали экологически чистый пластично-цементный композит.

Образец инновационного стройматериала пластично-цементного композита, армированного полимерными волокнами. Перспективный вариант обеспечения строительства в сейсмически опасных районах

Этот стройматериал армирован волокнами на основе полимера. Опытная симуляция экстремальных ситуаций показала, что пластично-цементный композит способен выдерживать землетрясения мощностью до 9,1 балла по шкале Рихтера.

От современных исследований к древнему Риму

Исследователи Массачусетского технологического института уже несколько лет к ряду изучают строение атомов бетона и пытаются экспериментировать.

Их не покидает надежда создать стройматериал повышенной долговечности с минимальным вредным воздействием на окружающую среду.

Разработана уникальная компьютерная модель, при помощи которой будет определяться долговечность бетонной структуры.

Инновация профессора Ричарда Римана

Между тем профессор Ричард Риман из университета «Рутгерса», уделяющий высокое внимание инженерным и материаловедческим исследованиям, в 2017 году создал экологически чистый легкий бетон.

Уникальный стройматериал, созданный профессором Ричардом Риманом. Структура, способная сохранять углерод

Материал обладает свойствами гидротермального жидкофазного уплотнения. По словам профессора, тем самым снижается углеродный след цемента и бетона до 70%, а в конечном итоге, не исключается поглощение углекислого газа.

Секреты древнеримских технологий

Отмечено: всё больше учёных обращаются к технологиям Древнего Рима. Секретов в этом направлении масса. Древние римляне строили бетонные сооружения настолько сильные и мощные, что их строения остаются стоять до сего дня.

Некоторые исследования древнего материала указывают на тот факт, что с возрастом структура древнеримского бетона становится только сильнее.

Сила древнего бетона исходит от небольших кристаллов структуры стройматериала, которые образуются, если вулканический пепел смешивается с морской водой. Есть повод задуматься.

О технологичных стройматериалах Древнего Рима

Дренажная система водоотведения новой конструкции

Что такое биофильный дизайн?

Пуццолановый портландцемент: экологически чистый строительный раствор

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .

Самовосстанавливающийся бетон: фантастика или реальность?

Бетон – один из самых прочных строительных материалов. Но и он со временем разрушается, особенно если на его поверхности образуются трещины. Попадающая в них вода, расширяясь при замерзании, делает трещины глубже и шире, а соли, углекислый газ и прочие химические вещества, содержащиеся в окружающей среде, довершают эту работу.

Ремонт бетонных сооружений требует немалых средств и времени, и часто оказывается малоэффективным. Поэтому исследователи из разных стран постоянно ищут надежные и экономичные способы восстановления таких поверхностей. Наибольший интерес вызывают разработки, направленные на «самоизлечение» бетона.

Полимерные заплатки

Южнокорейские специалисты из университета Юнсэй предлагают использовать специальное покрытие для бетона, состоящее из полимерных капсул.

«Работает» оно так:

  • Бетонная поверхность обрабатывается покрытием, содержащим микрокапсулы, заполненные особым полимерным веществом (а);
  • При появлении трещин капсулы на их месте раскрываются, а жидкие полимеры их заполняют (б);
  • Под действием ультрафиолетовых солнечных лучей вещество затвердевает и восстанавливает прочность бетона (в).

Автором и ведущим разработчиком этого исследования стал Чань-Мун Чун, профессор химии полимеров. Именно он вместо того, чтобы искать укрепляющие бетон добавки, решил научить его восстанавливаться без участия человека.

Исследовательские работы ещё ведутся. Демонстрируя свое изобретение, ученые обработали образцы бетона полимерным составом, нанесли на них глубокие царапины и выложили на солнце.

При сканировании образцов электронным микроскопом удалось увидеть раскрытие микрокапсул и излитие из них жидкости, которая через несколько часов заполнила порезы и сделала поверхность вновь цельной и твердой.

Пока результаты таковы:

  • Обработанный новым покрытием бетон обретает большую устойчивость к агрессивному воздействию воды, хлора и соли;
  • Это покрытие сохраняет целостность бетона в течение года.

Конечно, это очень небольшой срок, но профессор и его коллеги продолжают работать над формулой полимерного покрытия, добиваясь не только надежной, но и долговечной его службы.

Бактерии-реставраторы

Голландские ученые Эрик Шланген и Хенк Йонкерс, решая похожую задачу, пошли другим путем. Они призвали на помощь бактерий рода Bacillus.

Исследователи из Технологического университета Делфта создали «живой» бетон, добавив в него гранулы из биоразлагаемого пластика со спорами бактерий и лактатом кальция – веществом, которым питаются эти микроорганизмы.

  • Споры в течение многих лет сохраняют свою жизнеспособность. Находясь в гранулах, они никак не влияют на свойства бетона.
  • При появлении трещин на его поверхности влага растворяет гранулы и попадает внутрь;
  • Бактерии «просыпаются» и начинают активно потреблять лактат кальция, выделяя кальцит;
  • Этот минерал, по сути, представляющий собой известняк, заполняет пустоты и скрепляет края трещин.
Читать еще:  Прочность бетона на сжатие, класс, таблица в мпа

В лабораторных условиях микроорганизмы успешно «заживляли» трещины шириной в полмиллиметра. На очереди – испытания в реальных условиях, в них согласились поучаствовать несколько строительных компаний. С их помощью из нового материала на берегу моря была построена спасательная станция – сооружение, активно подвергающееся природным воздействиям.

Надо сказать, что пока бетон ведет себя отлично.

Эффективность метода практически доказана, но предстоит решить задачу снижения себестоимости «живого» бетона, затраты на производство которого пока могут оказаться на 50% выше по сравнению с традиционным строительным раствором.

Однако высокая стоимость материала наверняка не отпугнет заказчиков сооружений, для которых возможность разрушений и протеканий критична. Это подводные и подземные сооружения, виадуки, высотные здания и т.п.

Если описанные методы действительно подтвердят свою эффективность, а затраты на изменение технологии возведения бетонных конструкций будут оправдываться долгим сроком их службы, это может стать прорывом в строительной индустрии.

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.

Самовосстанавливающийся бетон

Столь нетривиальные свойства материала обусловлены применением биотехнологии, а именно – внедрением в бетон определенного вида бактерий.

Микробиология на службе строительства

Вопрос прочности бетона волновал исследователя давно. Его пытливый ум озадачился следующим фактом: с течением времени бетон становится более твердым, однако в нем возникают и распространяются микротрещины. Из-за них в структуру материала попадает вода, что, в свою очередь, приводит к серьезным негативным последствиям, таким как:

  1. Снижение прочности из-за водной эрозии.
  2. Повреждение армирующих элементов за счет коррозии.
  3. Распространение зловредных микроорганизмов.
  4. Нарушение герметичности конструкций.
  5. Лавинообразное падение характеристик бетонной конструкции.

До работы Джонкерса проблему микротрещин пытались решить различными методами. Наибольшее распространение получили различные пропитки, наносимые на готовые конструкции. К несчастью, технология их использования не всегда отличалась простотой, да и сами они не были полностью безопасными для человека.

На разработку бетона нового класса исследователю понадобилось около 3-х лет, однако, время было потрачено не напрасно. В результате появился материал, способный самостоятельно ликвидировать микротрещины.

Полезные бактерии

Вряд ли у кого-то возникнет мысль, что бетон является подходящей средой для жизни микроорганизмов. В нем слишком мало питательных веществ и не очень комфортные условия (конечно, до тех пор, пока не появляются трещины). Потребовалось немало времени, чтобы найти организмы, способные жить и размножаться в условиях бетона.

Наибольший потенциал был замечен у специфического типа бактерий. В процессе жизнедеятельности они выделяют известняк, что и планировали использовать ученые.

Для начала необходимо было подумать о питании микроорганизмов. Попытки ввести в состав бетонного раствора сахар ни к чему не привели. Точнее привели: параметры бетона значительно ухудшились.

Альтернатива сахару в качестве источника питания была найдена в виде лактата кальция. Бактерии его с энтузиазмом употребляли, а на свойствах бетона он никак не сказывался или сказывался минимально.

Далее, необходимо было продумать систему регуляции численности в колонии бактерий. При бесконтрольном размножении микроорганизмов проблемы бетонной конструкции будут только расти. Кроме того, крупная колония требует относительно больших объемов воды, добавлять которые нецелесообразно.

Решение подсказала способность бактерий впадать в аналог спячки при неблагоприятных условиях, что позволяет им пережидать даже экстремальные ситуации. Итоговая технология стала выглядеть так:

  • Бактерии упаковываются в растворимые капсулы с лактатом кальция.
  • Капсулы добавляются в бетонный раствор, не причиняя вреда ни микроорганизмам, ни раствору.
  • В сухом бетоне, бактерии находятся в «спячке», никак себя не проявляя.
  • Когда в материале появляются микротрещины, сквозь которые просачивается вода, бактерии активизируются.
  • Потребляя пищевой ресурс, микроорганизмы вырабатывают известняк.
  • Слой известняка постепенно накапливается, заполняя трещину.

Во время тестовых испытаний технология сработала так, как и было задумано: микротрещины бетона действительно затягивались без всякого участия со стороны человека. Бетон снова становился надежной преградой на пути воды и восстанавливал свою прочность.

Будущее материала

Данное изобретение позволяет по-новому взглянуть на технологии возведения бетонных конструкций. Объекты на базе самовосстанавливающегося бетона можно эксплуатировать годами, не проводя никакого обслуживания и ремонта.

Микрокапсулы спроектированы таким образом, что они не требуют особого отношения во время введения в раствор. Их просто добавляют так же, как и любой другой компонент смеси.

Бактерии могут находиться в «спящем» состоянии годами, не будучи при этом чувствительными к особенностям среды, включая температуру воздуха. В отличие от пропиток, для человека они совершенно безвредны. В активную фазу организмы переходят только тогда, когда созданы соответствующие условия, то есть если нарушена внутренняя структура бетона.

Технология пока не получила широкого распространения в строительстве, однако, она еще слишком молода. Возможно, уже в ближайшем будущем мы увидим активное строительство на базе нового вида биологического бетонного раствора.

Эластичный бетон, который может самовосстанавливаться

Бетон, воспринимаемый нами как образец надежности и долговечности, на самом деле достаточно хрупкий материал. В процессе эксплуатации он быстро теряет свои качества и легко разрушается под воздействием внешних факторов. Ученые постоянно работают над совершенствованием этого стройматериала, стремясь найти баланс между его прочностью и пластичностью.

Эластичный бетон и его преимущества

Традиционный бетонный раствор состоит из воды, цемента, гравия и песка. Смесь этих компонентов дает твердый, тяжелый, но совершенно не гибкий материал. Под большим давлением на его поверхности образуются микротрещины, приводящие впоследствии к разрушению всей конструкции.

Эластобетон, по сравнению с обычными бетонными смесями, гораздо более легкий и пластичный. Он не ломается под большими нагрузками, не крошится, в нем не появляется трещин и пустот. Влияние высоких нагрузок заставляет такой бетон прогибаться, сохраняя целостность структуры.

Повышенная эластичность обеспечивается за счет особых полимерных добавок, содержащихся в составе. Они не только поддерживают гибкие свойства материала, но и улучшают адгезию между веществами и армирующими элементами конструкции.

Добавки позволяют увеличить срок эксплуатации бетонных изделий, улучшить показатели их прочности, снизить влагопроницаемость.

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.
Читать еще:  Мытый бетон своими руками в домашних условиях

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

Гибкий бетон от сингапурских ученых

Исследователи Наньянского технического университета в лабораторных условиях создали инновационный строительный материал. Ими был разработан и протестирован улучшенный вариант бетонной смеси, получившей название ConFlexPave. Свое изобретение они планируют применять для укладки сборных дорожных покрытий.

Новый материал по степени прочности не уступает изделиям из металла, а его эластичность в два раза выше, чем у стандартных цементных растворов.

Основные преимущества ConFlexPave:

  • уменьшенная нагрузка на основание за счет небольшой массы плит;
  • экономия рабочей силы и времени на проведение строительных работ;
  • недорогое техобслуживание;
  • высокая износоустойчивость;
  • повышенная гибкость;
  • хорошая устойчивость к скольжению;
  • отказ от громоздкой арматуры.

Разработчики сделали инновационное открытие в ходе изучения взаимодействия веществ на микроскопическом уровне. В состав ConFlexPave они включили полимерное микроволокно и особый твердый минерал.

Содержание в смеси специальных синтетических компонентов позволяет бетону гнуться под воздействием большого давления. Тончайшие волокна равномерно распределяют нагрузку по всей плите, а твердые составляющие создают шероховатый антискользящий рельеф покрытия. Это минимизирует риск заноса транспортного средства и обеспечивает безопасность участников дорожного движения.

Самозалечивающийся бетон

Еще одно инновационное открытие, на этот раз от ученых из Нидерландов — бетон, способный самостоятельно себя «залечивать». Материал содержит бактерии, способные длительное время выживать в щелочной среде, даже при нехватке кислорода и воды. Их питательным веществом выступает лактат кальция, минимально влияющий на ключевые свойства бетона.

Основная идея заключается в том, что капсулы с бактериями, находящимися в состоянии анабиоза, помещаются в бетонный раствор. Когда на поверхности образуется трещина и в нее не проникает влага, микроорганизмы активируются и запускается процесс выработки известкового вещества. Известь скрепляет образовавшиеся повреждения, восстанавливая первоначальную структуру эластичного бетона.

Оба проекта пока находятся в тестовом режиме. Но разработчики уверены, что в ближайшем будущем эластичный бетон станет основным материалом для строительства мостов, дорог, сейсмоустойчивых монолитных сооружений.

Его единственный недостаток — более высокая стоимость по сравнению с обычными цементными растворами. Однако этот минус нельзя назвать существенным, учитывая, что долговечность эксплуатации материала неоднократно покроет разницу в цене.

Что такое гибкий бетон и почему ему не нужна арматура?

Каждый, кто хоть раз имел дело с бетоном, знает, что этот материал почти не выдерживает нагрузок на изгиб. Чтобы избежать появления трещин, а значит, разрушения, нужно заложить в него арматуру. Или же. придать эластичность. Существуют технологии, способные сделать бетон гибким. О них и пойдет речь в этой статье

Казалось бы, зачем вообще отказываться от арматуры? Металлический каркас упрочняет бетон настолько, чтобы он служил многие десятилетия. Но у этой технологии есть недостатки. Прежде всего, это увеличение веса монолита, которое заметно усложняет строительство. Фундамент, который через стены принимает нагрузку от тяжелой плиты перекрытия, нужно усиливать, что, как говорится, «влетает в копеечку». Да и сами метизы обходятся недешево.

Кроме того, даже самая качественная стальная арматура со временем ржавеет, разрушая бетон изнутри. И наконец, закладка каркаса — довольно трудоемкий процесс, которые отнимает время, силы и деньги.

Строители давно уже смирились с этими неудобствами и принимают их как должное, но новаторы смотрят на мир иначе. Если арматура создает проблемы и тормозит рабочие процессы, ее нужно убрать.

Испытания гибкого бетона

Именно так подумали ученые из школы экологической инженерии NTU’s School of Civil and Environmental Engineering (Сингапур). Пройдя долгий путь проб и ошибок, они разработали уникальную добавку, которая не только упрочняет бетон, но и делает его гибким.

Речь идет об особом ультратонком волокне, которое замешивают в раствор. Но это не обычная фибра, используемая в ячеистых бетонах. Тончайшие шелковистые нити не схватываются с цементом, а скользят в теле монолита. Именно это придает ему эластичность и позволяет отказаться от использования арматуры.

При прочих равных гибкий бетон, армированный ультратонким волокном, почти в три раза прочнее обычного

Структура гибкого бетона ConFlexPave

Новому бетону дали название ConFlexPave. Помимо армирующего волокна в его состав добавили присадку, которая делает поверхность плиты шероховатой. Антискользящие свойства крайне важны, так как изначально материал предназначался для дорожных покрытий. Позже его стали использовать при строительстве сейсмоустойчивых домов, а также автомобильных мостов. Это ли не доказательство высокой прочности? Сегодня гибкий бетон довольно активно используется в Японии и США. Можно не сомневаться, что за ним — большое будущее.

Впрочем, справедливости ради стоит заметить, что гибкий бетон не безупречен. Основной его недостаток — высокая цена. Модифицированный состав стоит в три раза дороже обычного. Это тормозит его распространение, но есть основания полагать, что со временем разработчики найдут способ удешевить технологию.

Разумеется, исследования по созданию гибкого бетона ведутся и в России. Уже довольно давно существуют заслуживающие внимания продукты. Например, добавка «Эластобетон», сертифицированная ГОСТ ISO 9001-2011. Она служит не только для придания материалу эластичности, но также для увеличения прочности, морозостойкости и износостойкости. Кроме того, ее использование позволяет сократить толщину бетонной стяжки, сэкономив на количестве смеси, и ускорить ее затвердевание.

Добавка «Эластобетон» позволяет заливать бетон при температуре до −5°С, не опасаясь потери прочности из-за замерзания смеси

Модификатор активно используют при изготовлении бетонных полов, подверженных большим нагрузкам. В основном на промышленных объектах, таких, как склады, гаражи и производственные цеха.

Добавки «Эластобетон А» и «Эластобетон Б»

Существует три разновидности добавок, повышающих эластичность и прочность бетона. «Эластобетон-A» служит для создания бетонных стяжек толщиной от 40 мм. Он позволяет сократить срок затвердевания бетона до 7 суток. То есть уже спустя неделю после заливки смеси пол можно подвергать нагрузкам. «Эластобетон-B» предназначен для создания упрочненных стяжек толщиной от 15 мм. Такой пол можно ввести в эксплуатацию уже через 5 дней. И наконец, «Эластобетон-C» — стяжка толщиной от 8 мм и 5-6 дней соответственно.

Завершая тему гибкого бетона, расскажем о еще одной интересной разработке. Оказывается, материалу можно не только придать эластичность, но и научить его реставрировать себя самостоятельно. Существует так называемый самовосстанавливающийся эластичный бетон, созданный учеными из Нидерландов (Хенк Йонкерс и Эрик Шланген). В его состав помимо цемента, песка и модифицирующих добавок входят гранулы биоразлагающегося пластика с лактатом кальция и спорами бактерий, которые им питаются. Микроорганизмы, законсервированные в теле плиты, находятся в спящем состоянии, пока монолит цел. Но стоит появиться трещинам, влага пробуждает бактерии, и они начинают питаться пластиком. А результатом их жизнедеятельности является кальцит (известняк) заполняющий повреждения.

Эта перспективная разработка пока еще не получила широкого применения из-за высокой себестоимости, но, как и в случае с простым гибким бетоном, со временем она станет более доступной.

Сравнение обычного и самовосстанавливающегося бетонов

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector