На смену обычному бетону, склонному к старению и растрескиванию, приходит новая реальность — биобетон, способный самостоятельно «залечивать» повреждения. Специалисты из ЛГТУ и НИУ МГСУ протестировали революционный материал, модифицированный особыми бактериями. Исследования доказали, что такой бетон не только значительно прочнее, но и в несколько раз выносливее обычного, что кардинально продлевает жизнь зданиям и инфраструктурным объектам.
Секрет инновации кроется в крошечных капсулах, которые добавляются в бетонную смесь на этапе ее приготовления. Внутри этих капсул, размером не более 4 миллиметров, «спят» специальные уреазные бактерии. Чтобы защитить хрупкие микроорганизмы от агрессивной щелочной среды бетона, ученые упаковали их в гель из натурального биополимера – альгината кальция, который получают из водорослей.
Когда в застывшем бетоне со временем появляется трещина и в нее попадает влага, капсулы «просыпаются». Бактерии начинают свою работу, потребляя питательные вещества и запуская химическую реакцию, в результате которой в порах и трещинах образуется карбонат кальция – тот самый минерал, что составляет основу природного известняка. Этот процесс, называемый биоминерализацией, эффективно «запечатывает» повреждения, предотвращая их дальнейшее развитие.
Но главный прорыв заключается в том, как эта биодобавка повышает долговечность бетона. Ученые провели масштабные испытания на выносливость, имитируя многолетние интенсивные нагрузки. Обычный бетонный образец разрушался в среднем после 9 миллионов циклов нагрузки. А вот биобетон показал феноменальный результат – он выдержал более 35 миллионов таких циклов, что более чем в 3 раза превышает показатели традиционного материала. Это доказывает, что его заявленный срок службы будет значительно дольше.
Кроме того, биобетон изначально оказался на 27% прочнее на сжатие, чем контрольные образцы. Исследования под электронным микроскопом наглядно продемонстрировали, что поры в модифицированном материале заполнены кристаллами кальцита, которые и упрочняют его структуру.
Внедрение такой технологии – это большой шаг к экологичному строительству. Увеличивая срок службы бетонных конструкций, мы сокращаем потребность в производстве нового цемента, которое является крайне энергозатратным и связано с большими выбросами CO2. Кроме того, мы экономим огромные средства на ремонте и обслуживании инфраструктуры: дорог, мостов, зданий.
«Живой» бетон, созданный по принципам природоподобных технологий, открывает новую эру в строительстве, где материалы не просто пассивно сопротивляются разрушению, а активно ему противодействуют. Это исследование доказывает, что будущее строительства может быть не только прочным, но и по-настоящему умным и устойчивым.
Исследование опубликовано в журнале «Региональная архитектура и строительство»
Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.
