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.
Комментарии (25)
Maximus43
16.05.2015 23:29+4А не будет ли тогда вся бетонная поверхность покрыта известняком? Капсулы же по всей массе бетона, а не только внутри.
Darth_Biomech
17.05.2015 08:56+1То что снаружи — мошно сошлифовать, я думаю.
WanderVlad
18.05.2015 14:45+1А чтобы не покрывалось заново — покрасить либо чем-то наподобие лака покрыть.
mkot
17.05.2015 06:03+24Хочу самовосстанавливающийся батон.
teifo
17.05.2015 11:13Только 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».isden
17.05.2015 11:59+1Бетон 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.teifo
17.05.2015 12:46Новые 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.
isden
17.05.2015 12:49А 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 :)
Vinchi
17.05.2015 18:32Модифицированные бактерии — те же нанотехнологии. Кроме того, наша имунная система к искусственным наноботам точно не будет приспособлена и эту проблему еще придется как-то решать.
freylis
17.05.2015 20:09Эти 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?
Mithgol
18.05.2015 15:18+1На следующий год трещина расширится сильнее, нарушится целостность более глубоких капсул, поналезут оттуда новые бактерии, смогут размножиться пуще прежнего и вдругорядь всё залатают.
Shultc
18.05.2015 21:55А 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!
webboy
Интересно, а как капсулы не растворяются в процессе заливки и застывания бетона?
Kolegg
Возможно, время их растворения больше характерного времени схватывания бетона, поэтому они просто не успевают.
saga111a
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.
isden
> понадобилось бы 125 лет
> Процесс отвердевания бетона, из которого построена плотина, не завершён по сей день.
Фигасе.