Ученые из Челябинска с коллегами из КНР создали самозалечивающийся бетон
Учёные ЮУрГУ и Чжэцзянского университета разработали состав из бактерии Sporosarcina pasteurii и альгината натрия, который в лабораторных испытаниях снижал водопроницаемость бетона в 4–6 раз эффективнее упрощённых смесей.
Учёные из Южно-Уральского государственного университета вместе с китайскими коллегами создали новый материал для устранения микротрещин в бетоне. Разработанный состав способен выполнять свою функцию даже при воздействии воды под давлением. Вместо стандартных ремонтных смесей авторы применили бактерии и компонент, выделяемый из морских водорослей.
Наиболее остро вопрос повреждений стоит для подземных объектов, в том числе тоннелей. Через небольшие дефекты внутрь бетонных конструкций попадает влага, запускающая процесс разрушения и коррозии металлической арматуры.
Применение традиционных цементных растворов не всегда эффективно для заделки узких щелей. Химические смолы, в свою очередь, могут демонстрировать нестабильные свойства при контакте с водой.
Специалисты ЮУрГУ и Чжэцзянского университета предложили принципиально иное решение. В основу состава легла бактерия Sporosarcina pasteurii, благодаря которой в структуре бетона формируются кристаллы карбоната кальция. Со временем эти образования заполняют пустоты.
Однако у методики есть недостаток: водный поток способен вымывать бактерии и разрушать уже сформировавшийся материал.
Для устранения этой проблемы в смесь был добавлен альгинат натрия, получаемый из бурых водорослей. Вещество повышает вязкость эмульсии и формирует гель, закрепляющий активные компоненты внутри трещины.
Профессор ЮУрГУ Тамара Черных пояснила, что механизм действия состава включает две стадии. На первом этапе гель оперативно блокирует доступ воды, после чего бактерии инициируют рост новых кристаллов, упрочняющих восстановленный участок.
В ходе лабораторных экспериментов полную эмульсию сопоставили с двумя вариантами упрощённого состава. Результаты показали, что она снижает водопроницаемость бетона в 4–6 раз эффективнее. При давлении до 2 бар повреждения ремонтного слоя оказались приблизительно на 20% меньше.
Давление в 2 бара соответствует нагрузке, которую создаёт водяной столб высотой двадцать метров.
Итоги работы опубликованы в издании Construction and Building Materials. Новинку планируют применять при восстановлении тоннелей, подземных парковок и гидротехнических объектов. В настоящее время речь идёт о результатах, полученных в лабораторных условиях.