Современная инфраструктура — это основа нашей жизни.
Дороги, мосты, тоннели, офисные здания, плотины — всё это создано из бетона и других строительных материалов. Бетон — ключевой материал в строительстве, но его долговечность не бесконечна. Со временем бетонные конструкции начинают трескаться и разрушаться, что требует дорогостоящего ремонта и технического обслуживания.
Почему бетон трескается и разрушается
Бетон подвержен множеству факторов:
-
усадка при высыхании;
-
циклы замерзания и оттаивания;
-
вибрации и динамические нагрузки;
-
чрезмерный вес и механические повреждения.
Со временем арматура внутри бетона подвержена коррозии, что ускоряет разрушение всей конструкции. Даже микротрещины в бетоне опасны: через них проникает вода и кислород, вызывая внутреннюю коррозию. Такие мелкие дефекты нарушают гидроизоляцию и ведут к разрушению железобетонных сооружений.
Почему ремонт бетона дорогой и сложный
Ремонт и восстановление бетона требуют больших финансовых и трудовых затрат.
Реконструкция мостов, тоннелей, промышленных и гражданских сооружений, гидротехнических объектов — всё это сопряжено с высокими расходами, простоем и рисками. Инновации в области ремонта и упрочнения бетона становятся всё более востребованными.
Самовосстанавливающийся бетон: инновация в строительной отрасли
Можно ли сделать бетон, который сам заживляет свои трещины?
Да, и эта идея вдохновлена способностью человеческого организма регенерировать ткани. Учёные Бингемтонского университета (США) Гуанвен Чжоу и Дэвид Дэвис разработали уникальный подход: использование грибка Trichoderma reesei для заживления трещин в бетоне.
Как работает технология «самозаживляющегося» бетона
Учёные протестировали более 20 видов грибков, чтобы найти устойчивый к щелочной среде бетонных конструкций. Среди них только Trichoderma reesei выдержал pH 13 и успешно прорастал, образуя мицелий даже в экстремальных условиях.
Принцип действия:
-
Споры грибка добавляют в бетонную смесь на стадии приготовления.
-
При образовании трещин и проникновении воды споры активируются и прорастают.
-
Гриб способствует кристаллизации карбоната кальция, который герметизирует трещины.
-
После заполнения трещин гриб переходит в спящее состояние до следующего повреждения.
Эта технология позволяет продлить срок службы бетонных конструкций и сократить затраты на ремонт.
Экологическая безопасность Trichoderma reesei
Trichoderma reesei безопасен для окружающей среды и человека.
Он активно применяется в промышленном производстве ферментов, включая целлюлазу для виноделия. Важно, что грибок не патогенен и не вызывает аллергий, что делает его идеальным кандидатом для строительных технологий будущего.
Перспективы и сложности применения самовосстанавливающегося бетона
Сегодня метод биологического восстановления бетона находится на начальной стадии исследований.
Бетонная среда экстремальна: высокий pH, дефицит влаги, температурные колебания, ультрафиолетовое излучение — всё это влияет на выживаемость микроорганизмов. Однако потенциальные преимущества этой технологии огромны: снижение затрат на восстановление инфраструктуры, продление срока службы мостов, дорог и туннелей, минимизация аварийных ситуаций.
Заключение: будущее строительства с умным бетоном
Мировая инфраструктура стареет и нуждается в обновлении. Технологии самовосстанавливающегося бетона с использованием грибков, таких как Trichoderma reesei, открывают новые горизонты для строительства дорог, мостов, зданий, гидросооружений и других объектов.
Эта инновация помогает создавать долговечный бетон, устойчивый к агрессивным воздействиям окружающей среды и способный самостоятельно «лечить» повреждения.
