Редактор GeekTimes
427,8
рейтинг
16 мая 2015 в 20:18

Голландский микробиолог разработал самовосстанавливающийся бетон



Хенк Джонкерс из Делфтского технического университета разработал систему, позволяющую автоматически заделывать трещины в бетоне. При изготовлении в качестве одного из ингредиентов материала используют капсулы, содержащие бактерии и питательные вещества. В обычном состоянии бактерии неактивны. После того как в бетоне появляется трещина, поступающая внутрь вода растворяет капсулы и вызывает бактерии к жизни. В процессе жизнедеятельности они вырабатывают известняк, который закупоривает трещины.



Бетон используется в качестве строительного материала уже более 6000 лет, со времён Древней Месопотамии. И до сих пор он – самый популярный строительный материал, позволяющий быстро возводить здания различных форм, и даже использовать для этого технологии 3D-печати. Обычно для зданий используется железобетон – комбинация из металлической арматуры и бетона.

Недостаток бетона в том, что со временем в нём появляются трещины. Когда внутрь через них проникает вода, арматура ржавеет и конструкция теряет прочность. Зимой замерзающая в трещинах вода расширяет их и ускоряет процесс износа. Сейчас с этим борются, используя различные покрытия и пропитки, и добавляя лишнюю арматуру в попытках уменьшить нагрузку на бетон.



И всё равно, рано или поздно приходится проводить долгий и дорогостоящий ремонт бетонных строений. А строения, находящиеся, например, под водой, или хранящие внутри вредные материалы (ядовитые отходы производств, радиоактивные отходы) вообще очень сложно или невозможно ремонтировать.

В 2006 году строитель-технолог обратился к микробиологу Джонкерсу с вопросом, нельзя ли приспособить бактерии для создания самовосстанавливающегося бетона. Ему удалось решить эту задачу за три года – а это было довольно сложно. Бактерия должна выживать в очень жёсткой среде – бетон похож на камень, он сухой, и к тому же он очень щёлочной. Бактерии нужно как-то выживать внутри материала годами.





Джонкерс обратился к бактериям рода бацилл, которые могут существовать в щёлочной среде, а их споры десятилетиями выживают без еды и воды. Оставалось только обеспечить им питание. Простой сахар уменьшил бы прочность бетона. После долгих поисков было решено использовать лактат кальция, и заключить бактерий вместе с их едой в капсулы из биоразлагаемого пластика.

Вода, попадающая в щели, растворяет пластик, и бактерии начинают размножаться, кушать лактат кальция и вырабатывать известняк. Поскольку этот процесс происходит в тех местах, где появились трещины, известняк закрывает их, предотвращая дальнейшее разрушение бетона.



Это изобретение может открыть новую страницу в строительстве, позволяя строить здания, мосты и другие сооружения, которые будут стоить дешевле в строительстве, потребуют гораздо меньше ремонта и прослужат гораздо дольше.
Вячеслав Голованов @SLY_G
карма
123,2
рейтинг 427,8
Редактор GeekTimes
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (26)

  • +2
    Интересно, а как капсулы не растворяются в процессе заливки и застывания бетона?
    • +4
      Возможно, время их растворения больше характерного времени схватывания бетона, поэтому они просто не успевают.
    • +5
      Могу предположить, что можно подобрать толщину капсулы такой, что заливка истончит стенки, но недостаточно. Хотя в этом и будет видимо слабость технологии — не всегда удается сделать контролируемое застывание бетона. Как пример проблем в «схватывании» бетона это плотина Гувера.
      Так как работы подобного масштаба ранее никогда не производились, ряд технических решений, применённых в процессе строительства, носил уникальный характер. Одной из проблем, с которой довелось столкнуться инженерам, стало охлаждение бетона. Вместо сплошного монолита, плотина строилась как серия взаимно связанных колонн в форме трапеций — это позволяло рассеяться излишнему теплу, выделявшемуся при застывании бетонной смеси. Инженеры подсчитали, что если бы плотина была сооружена как монолит, для полного охлаждения бетона до окружающей температуры понадобилось бы 125 лет. Это могло бы привести к появлению трещин и разрушению дамбы. Помимо этого, для ускорения процесса охлаждения слоёв бетона каждая форма, в которую осуществлялась заливка, содержала охлаждающую систему из дюймовых металлических труб, в которые поступала речная вода. Процесс отвердевания бетона, из которого построена плотина, не завершён по сей день.
      • 0
        > понадобилось бы 125 лет
        > Процесс отвердевания бетона, из которого построена плотина, не завершён по сей день.

        Фигасе.
  • +4
    А не будет ли тогда вся бетонная поверхность покрыта известняком? Капсулы же по всей массе бетона, а не только внутри.
    • +1
      То что снаружи — мошно сошлифовать, я думаю.
      • +1
        А чтобы не покрывалось заново — покрасить либо чем-то наподобие лака покрыть.
  • +4
    Творческий замысел Кира Булычева превращается в пророчество.
  • +24
    Хочу самовосстанавливающийся батон.
    • 0
      Алкопорошок для вина и машину времени.
      • 0
        Растворимый алкоголь вроде уже изобрели?
        • 0
          Осталось машины времени дождаться и тогда можно будет творить библейские чудеса.
  • 0
    Только защитникам всяких там животных говорить не надо. А то узнают, что дом из такого бетона построен, скажут фи и не будут в нем жить. Лучшее вообще эту технологию оставить в узких строительных кругах, дурных людей полным полном.

    Интересно еще насколько такой бетон будет дороже обычного и насколько увеличиться требования к специалистам.

    Лично я надеюсь на магию нанотехнологий. Ползают по стенам такие вот меленькие роботы и с помощью спец.состава с наностроителями внутри ремонтируют трещины. Насколько я понимаю, такие нанороботы могут вообще через бетон ползать? Если они будут достаточно мелкие, чтобы протиснуться везде, то и внутренние трещины можно будет заделывать с помощью их же. Что будет тоже таким маркетинговым преимуществом. Мол «Наши здания самые надежные и прочные здания в мире. На страже вашего спокойствия самая современная технология ремонта и поддержания здания в самом лучшем виде».
    • +1
      Бетон можно армировать графеном / нанотрубками. Это очень сильно улучшает его свойства. Только пока это очень дорого.
      А вообще, классический бетон — это уже прошлый век в контексте нанотехнологий. Тут лучше смотреть в сторону легких и прочных композитов или вообще метаматериалов (программируемой материи) или постройки полностью из наноботов.
      • 0
        Новые материалы будут возможно стоить еще дороже. Совершенно не знаю какое там ценообразование, но такие системы ремонта и собственно смесь можно продавать кому угодно. Такой способ ремонта подойдет для любого здания. Ты сам можешь выбрать количество зданий или мест в нем, для которых такой ремонт необходим. Конечно, если новые программируемы материалы буду стоить очень дорого, то военные, космические и прочие высоко технологические отрасли будут делать и из них. Чем плоха машина, которая восстановит всю форму после аварии? А вот все остальные кому не хватает денег, могут покупать такие вот системы. Я почти уверен, что в данной умозрительной ситуации собственно вся оснастка будет стоить копейки, самым дорогим и доходным будет именно производство смеси/составов с нанороботами для таких систем. Возможно что и с ПО по управлению такими роботами будут свои заморочки. Вопрос что будет стоит дороже, производство смесей роботов или спец.ПО по их управлению. Если смеси, то ПО вполне себе будет в случае как с принтерами. Сам принтер и ПО практически ничего не стоят в сравнении с заправкой.
        • 0
          А чем плохи самовосстанавливающиеся композиты? Емнип, с ними уже вовсю экспериментируют. Безо всяких бактерий и наноботов.
          Хотя, в принципе, тот же железобетон тоже можно считать композитом :)
          • 0
            «Не можно, а нужно», он и есть композит. А ещё бетон армируют стеклопластиковой (или стеклянной) арматурой, а ещё… «тысячи их» :).
            • 0
              Я больше имел в виду композиты вроде АБП и прочих углепластиков. Емнип, их же можно и без бетона применять при строительстве.
              • 0
                Что такое АБП?

                Другие «вещи», как минимум дороги, по сравнению с бетоном.
                • 0
                  Базальтопластиковые композиты.
                  По поводу цены — при расширении производства (до уровня производства бетона или фанеры/ДСП), имхо можно существенно снизить цены. А профит очевиден.
    • 0
      Модифицированные бактерии — те же нанотехнологии. Кроме того, наша имунная система к искусственным наноботам точно не будет приспособлена и эту проблему еще придется как-то решать.
  • 0
    Эти бактерии не могут засыпать, на сколько я понимаю? Весной грунт пошел, появилась трещина, попала вода — бактырии проснулись, размножились и всё залатали. А что будет на следующий год?
    • 0
      Черт:)
    • 0
      Еда у них кончится :)
    • +1
      На следующий год трещина расширится сильнее, нарушится целостность более глубоких капсул, поналезут оттуда новые бактерии, смогут размножиться пуще прежнего и вдругорядь всё залатают.
      • 0
        А если внутри бетона образуется влажная полость, то там оживут бактерии, начнут кушать и заполнять полость известняком… Пока не произойдёт перенаполнение и бетонная конструкция неожиданно не взорвётся!

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.