Самовосстанавливающийся бетон: Самовосстанавливающийся бетон – решаем проблему с трещинами
Самовосстанавливающийся бетон – решаем проблему с трещинами
Бетон – это практически идеальный строительный материал. В жидком состоянии он демонстрирует текучесть воды, а после отвердения – обладает жесткостью камня. Но даже в самом твердом камне могут образоваться трещины. А бетонные конструкции подвержены этой напасти в еще большей мере.
Причем «растрескавшийся» бетон теряет часть эксплуатационных характеристик. В первую очередь страдает морозостойкость и влагостойкость, да и с прочностью будут некоторые проблемы. Словом, трещины в бетоне – это очень плохо. Но их появление – это дело времени. И такого дефекта, к сожалению, не может избежать ни одно железобетонное изделие.
Самовосстанавливающийся бетон
Поэтому в строительном деле есть десятки технологий, ориентированных как на профилактику появления трещин, так и на устранение подобных дефектов. И самый радикальный способ борьбы предлагают слушатели Технологического университета города Делфта (Голландия), которые попытались соединить прочность бетона с регенерационными способностями бактерий.
В чем суть методики?
Секрет ноу-хау голландских студентов прост как все великое – в бетонную отливку вводят культуру бактерий, вырабатывающих в процессе своей жизнедеятельности кальций (по сути – тот же цементный камень). Затаившись на дне микротрещин, такие бактерии заполняют микрополоски отходами своей жизнедеятельности (кальцием), ликвидируя, таким образом, эти предтечи глубоких разломов в структуре бетона.
Причем активность биологических культур в кислой среде бетонной конструкции уже подтверждена практическими опытами. Собственно всю технологию обнаружили практически случайно, проверяя жизнедеятельность очередной колонии микроорганизмов, «засеянных» в бетон.
бактерии которые восстанавливают бетон
Преимущества методики перед традиционными способами противодействия процессам образования трещин
Новый способ «лечения» бетона от трещин сулит немалые выгоды, как изготовителям ЖБИ, так и владельцам уже потрескавшихся конструкций.
Ведь до этого с процессом образования трещин боролись либо с помощью дополнительного армирования (что дорого), либо с помощью защитной пленки (что очень трудоемко, ввиду необходимости постоянного восстановления протектора). Ну а методика устранения трещин в бетоне была всего одна – расширение и заполнение свежей «заплаткой»
Новая методика позволяет защитить уже поврежденные конструкции, просто засеяв культуры на поверхность ЖБИ. Причем поверхности могут располагаться даже в «труднодоступных местах». Кроме того бактерии можно добавить в пока еще жидкий бетон. И после отвердения среды они будут «жить-поживать» в микроскопических полостях, ожидая своего часа (появления трещины).
То есть, с помощью такой технологии можно получить практически вечный, самовосстанавливающийся строительный материал, регенерирующий, как человеческая кожа.
Перспективы промышленного применения методики бактериальной защиты
К сожалению, применению биологически активного бетона мешают две проблемы: во-первых, плохая выживаемость «засеянных» в бетон культур, во-вторых, отсутствие питательной среды в толще строительного материала.
Но обычная плесень выживает даже после сознательного уничтожения колонии и может уловить питательные вещества даже в самых неподходящих для этих целей условиях.
Поэтому перспективы промышленного применения био-бетона зависят от «способностей» новых биологических культур, изучаемых в Делфте. И если аспирантам и студентам этого института посчастливится передать таким культурам хотя бы часть «жизненных сил» обычной плесени, то мы увидим совершенно новый строительный материал, эксплуатационные характеристики которого затмят все существующее в наше время аналоги.
Delft University of Technology: Self-healing of Concrete by Bacterial Mineral Precipitation
Самовосстанавливающийся бетон – ремонт больше не нужен
2218
Добавить в закладки
Ученые из ДВФУ вместе с зарубежными коллегами разработали
бетон, который сам восстанавливает трещины.
В ходе эксперимента, обычную бетонную смесь сделали на основе водного концентрата, который содержал в себе бактерии Bacillus cohnii. Их ученые вырастили в лабораторных условиях, используя агаровую подложку и питательную среду, заставив бактерии выживать в условиях пор цементного камня и выделять нужный химический состав для «ремонта» бетона.
После застывания, бетон испытали на сжатие прессом, и когда в нем появились трещины, бактерии активизировались. Микроорганизмы получили доступ к кислороду и влаге и в течение 28 дней ликвидировали трещины размером от 0,2 до 0,6 мм. Выделяя карбонат кальция, который кристаллизировался под воздействием воды, бактерии восстановили прочность бетона. Интересно, что в восстановленном бетоне бактерии снова «уснули». Результат восстановления трещин оценивался с помощью микроскопа.
Инженер Роман Федюк рассказал об эксперименте:
— Бетон остается конструкционным материалом номер один в мировом
строительстве, поскольку он дешёвый, прочный и универсальный.
Однако любой бетон со временем может давать трещины в результате
различных внешних факторов, в том числе из-за влаги и многократно
повторяющихся циклов замораживания/размораживания, которых на
Дальнем Востоке, к примеру, более ста за год. Когда бетон дал
трещину – это практически необратимый процесс, который может
поставить под угрозу всю конструкцию. То, что мы сделали в рамках
нашего эксперимента, соответствует международным трендам в
строительстве, где существует запрос на подобные «живые»
материалы, которые имеют способность к самодиагностике и
самовосстановлению. Благодаря им можно избежать или сократить
технически сложные и дорогостоящие ремонтные процедуры.
Споры этих бактерий могут жить в бетоне до двухсот лет. Это дает ученым основания предположить, что благодаря Bacillus cohnii можно продлить на этот срок службу сооружений. То есть в 4 раза больше, чем сейчас.
Информация предоставлена пресс-службой ДВФУ
Исследование: https://www.
mdpi.com/2071-1050/12/24/10346/html
Разместил Григорий Яшин
Автор Карина Ланяк
Bacillus cohnii ДВФУ бактерии бетон карбонат кальция самовосстановление бетона
Источник: www.mdpi.com
Информация предоставлена Информационным агентством “Научная Россия”. Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.
НАУКА ДЕТЯМ
В ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России открыли памятник «Первопроходцам в радиационной медицине от благодарных потомков»
18:30 / Наука и общество
Российская академия наук поздравила Военную академию Генерального штаба Вооруженных Сил России со 190-летием
18:25 / Наука и общество
В Пермском Политехе разработали асфальт из одноразовых масок
17:30 / Инженерия
В 2022 г.
в России было создано более 200 молодежных лабораторий
17:15 / Наука и общество
МГУ занял первую строчку мирового рейтинга вузов RUR за 2022 год среди российских вузов по медицине и другим категориям
17:00 / Образование
Ученые ДВФУ разработали уникальное удобрение из дальневосточной водоросли
16:30 / Биология
Ученая МГУ получила престижную премию за выдающиеся достижения в космической геофизике
15:30 / Астрофизика, Космология
В Пермском политехе научились точнее оценивать прочность крупных конструкций
14:35 / Инженерия
100 лет Вавиловской коллекции льна: глубокий анализ – широкое применение
14:30 / Биология
Астрономы выяснили, как суперземля в системе Коперника стала раскаленной планетой
14:00 / Астрономия
Памяти великого ученого. Наука в глобальном мире. “Очевиднное – невероятное” эфир 10.05.
2008
04.03.2019
Памяти великого ученого. Нанотехнологии. “Очевидное – невероятное” эфир 3.08.2002
04.03.2019
Вспоминая Сергея Петровича Капицу
14.02.2017
Смотреть все
«Живой бетон», способный восстанавливать себя
Си-Эн-Эн —
Это самый популярный строительный материал в мире, и с тех пор, как римляне построили из него пантеон около 2000 лет назад, мы пытаемся найти способы сделать бетон более прочным.
Независимо от того, насколько тщательно он перемешивается или армируется, любой бетон рано или поздно трескается, и при некоторых условиях эти трещины могут привести к обрушению.
«Проблема с трещинами в бетоне заключается в утечке», — объясняет профессор Хенк Йонкерс из Делфтского технологического университета в Нидерландах.
«Если у вас есть трещины, вода проникает — в ваши подвалы, в гараж. Во-вторых, если эта вода попадет на стальную арматуру — в бетоне у нас есть вся эта стальная арматура — если они проржавеют, конструкция рухнет».
«Мы изобрели биобетон — это бетон, который восстанавливает себя с помощью бактерий», — говорит он.
Бетон, способный восстанавливать себя
04:03 – Источник: CNN
Биобетон смешивается так же, как и обычный бетон, но с дополнительным ингредиентом — «лечебным агентом». Он остается неповрежденным во время смешивания, растворяясь и становясь активным только в том случае, если бетон трескается и внутрь попадает вода.
Йонкерс, микробиолог, начал работать над этим в 2006 году, когда технолог по бетону спросил его, можно ли использовать бактерии для изготовления самовосстанавливающегося бетона.
Джонкерсу понадобилось три года, чтобы решить эту проблему, но пришлось преодолеть несколько непростых задач.
Бетон чрезвычайно щелочной, и «целебные» бактерии должны бездействовать в течение многих лет, прежде чем их активирует вода.
Джонкерс выбрал для этой работы бактерии-бациллы, потому что они процветают в щелочной среде и производят споры, которые могут десятилетиями выживать без пищи и кислорода.
«Следующая задача заключалась не только в том, чтобы бактерии были активны в бетоне, но и в том, чтобы заставить их производить ремонтный материал для бетона — а это известняк», — объясняет Йонкерс.
Для производства известняка бациллам нужен источник пищи. Сахар был одним из вариантов, но добавление сахара в смесь создавало мягкий, непрочный бетон.
В конце концов, Джонкерс выбрал лактат кальция, поместив бактерии и лактат кальция в капсулы из биоразлагаемого пластика и добавив капсулы во влажную бетонную смесь.
Когда со временем в бетоне начинают образовываться трещины, вода проникает внутрь и открывает капсулы.
Затем бактерии прорастают, размножаются и питаются лактатом, при этом они объединяют кальций с ионами карбоната, образуя кальцит или известняк, который заделывает трещины.
Теперь Джонкерс надеется, что его бетон может стать началом новой эры биологических зданий.
«Это сочетание природы со строительными материалами», — говорит он.
«Природа предоставляет нам множество функций бесплатно — в данном случае бактерии, производящие известняк.
Если мы сможем реализовать это в материалах, мы получим от этого реальную пользу, поэтому я думаю, что это действительно хороший пример объединения природы и искусственной среды в одну новую концепцию».
Что такое самовосстанавливающийся бетон? | Lorman Education Services
8 января 2019 г.
Автор: Ben Halverson
Организация: Lorman Education Service
Бетон, изобретенный более 2000 лет назад, неизменно остается одним из наиболее часто используемых строительных материалов. Он прочный, долговечный, простой в массовом производстве, простой в обслуживании, а также дешевый. Обратная сторона? Бетон восприимчив к трещинам, которые могут нарушить всю конструкцию здания.
Если трещины не поймать и не заполнить, пока они маленькие, это может привести к катастрофическим повреждениям.
Однако похоже, что дни треснутого бетона подходят к концу. Ученые произвели революцию в отрасли, разработав самовосстанавливающийся бетон.
Все, что вам нужно знать о самовосстанавливающемся бетоне
На протяжении многих лет ученые и инженеры по всему миру экспериментировали с различными восстанавливающими агентами для улучшения самовосстанавливающегося бетона. Некоторыми из этих целебных агентов были бактерии, силикат натрия и даже грибки.
Самовосстанавливающийся бетон на основе бактерий
Самовосстанавливающийся бетон был изобретен Хенком Джонкерсом, микробиологом и профессором Делфтского технологического университета в Нидерландах. Джонкерс начал разработку самовосстанавливающегося бетона в 2006 году. После трех лет экспериментов он нашел идеальное лечебное средство – бациллу.
«Вам нужны бактерии, которые могут выжить в суровых условиях бетона», — сказал Джонкерс в интервью CNN.
«Это камнеподобный материал, очень сухой».
Bacillus идеально подходит для этой работы. Бактерии будут процветать в высокощелочных условиях бетона и производить споры, которые могут жить до четырех лет без пищи и кислорода.
Джонкерс завершил свое творение, добавив лактат кальция в известняково-бетонную смесь, чтобы накормить бациллы, чтобы они могли производить известняк для ремонта трещин в бетоне.
«Это сочетание природы и строительных материалов», — сказал Джонкерс. «Природа предоставляет нам множество функций бесплатно. В данном случае это бактерии, производящие известняк».
Самовосстанавливающийся бетон на основе силиката натрия
Студентка инженерного факультета Университета Род-Айленда Мишель Пеллетье создала аналогичный самовосстанавливающийся бетон в сотрудничестве с Ариджит Бозе, профессором химического машиностроения в ее университете. Согласно интервью Пеллетье, опубликованному в New Atlas, их самовосстанавливающийся бетон недорог, поскольку в нем используется микроинкапсулированный силикат натрия.
Когда в бетоне образуются трещины, эти капсулы разрываются и высвобождают силикат натрия. Заживляющий агент вступает в реакцию с гидроксидом кальция в бетоне, образуя гель гидрата кальция и кремнезема, который восстанавливает трещину и затвердевает примерно через неделю.
Самовосстанавливающийся бетон на основе грибков
Вдохновленные нашими собственными телесными функциями, Нин Чжан из Университета Рутгерса, а также Конгруй Джин, Гуангвен Чжоу и Дэвид Дэвис из Бингемтонского университета в Нью-Йорке создали самовосстанавливающийся бетон на основе грибков. , согласно New Atlas.
Их бетон основан на спорах грибка Trichoderma reesei. Эти споры остаются бездействующими до тех пор, пока не начнут появляться первые трещины, после чего они начинают заполнять эти области.0005
Будущее самовосстанавливающегося бетона
Как вы понимаете, самовосстанавливающийся бетон полностью меняет правила игры. Это дает нам возможность строить здания, не беспокоясь о повреждениях или интенсивном обслуживании.
Самовосстанавливающийся бетон не только принесет пользу конструкциям, но и станет прекрасным решением для тротуаров. В городах и пригородах можно укладывать ровное дорожное покрытие, не беспокоясь об износе.
Однако самовосстанавливающийся бетон все еще находится в процессе совершенствования. Хотя в настоящее время может быть трудно получить самовосстанавливающийся бетон, вы можете ожидать, что он будет доминировать в отрасли в течение следующих нескольких лет. А пока в сети есть рецепты по созданию собственного самовосстанавливающегося бетона.
Один из наиболее часто используемых строительных материалов в очередной раз произвел революцию в том, как мы строим и проектируем нашу инфраструктуру. С самовосстанавливающимся бетоном износ больше не будет проблемой для бетонных зданий или тротуаров. Хотя он все еще находится в разработке, ученые применяют множество различных подходов к совершенствованию самовосстанавливающегося бетона. Некоторые из этих целебных средств были созданы с использованием бактерий, силиката натрия, а также грибков.
Lorman Education Service является поставщиком учебных материалов, курсов и ресурсов для непрерывного образования. Чтобы узнать больше об образовательных услугах Lorman, свяжитесь с нами.
Материалы, размещенные на этом веб-сайте, предназначены только для информационных целей и не являются юридической консультацией. Передача этой информации не предназначена для создать, и получение не является, отношения адвокат-клиент. Информация, представленная здесь, является предназначена только как общая информация, которая может отражать, а может и не отражать самые последние события. Хотя эти материалы могут быть подготовлены профессионалы, они не должны использоваться в качестве замены на профессиональные услуги. Если требуется юридическая или иная профессиональная консультация, услуги профессионального следует искать.
Мнения или точки зрения, выраженные здесь, не обязательно отражают точку зрения Lorman Education Services.
Добавить комментарий