Бетон может показаться прочным и долговечным, но он может быть на удивление уязвимым для непогоды. Теперь исследователи из Университета Дрекселя продемонстрировали тип самовосстанавливающегося бетона с добавлением «биоволокон», который использует бактерии для заделки трещин по мере их образования.
Вам не удастся получить титул самого используемого бетона в мире. строительный материал, не сделав несколько правильных действий: бетон легко изготовить, он прочен и, в идеальных условиях, прослужит долгое время. Но, конечно, реальный мир редко соответствует идеалам, поэтому бетон постоянно подвергается атмосферным воздействиям, которые могут привести к появлению трещин. Вот тогда и начинаются настоящие проблемы: колебания температуры приводят к расширению трещин, а влага запускает различные процессы, которые могут разъедать бетон.
Таким образом, бетонные конструкции нуждаются в постоянном обслуживании, что может быть дорогостоящим и неудобным, а также увеличивать (и без того большое) воздействие на окружающую среду при их изготовлении. Поиск способов замедлить это ухудшение может избавить вас от многих головных болей.
Вот тут-то и появляется BioFiber от Drexel. Эти полимерные волокна не только действуют как физическое армирование, но и выполняют важную двойную функцию в качестве механизма самовосстановления. Волокна покрыты слоем гидрогеля, который содержит эндоспоры – спящие формы бактерий, способные выдерживать экстремальные условия, а затем возрождаться, когда ситуация становится более комфортной. Затем слой гидрогеля покрывается тонкой полимерной оболочкой.
Бетон BioFiber можно использовать, как и любой другой, но его секретная суперсила становится очевидной только позже, когда и если он треснет. Когда вода достигает BioFiber, гидрогель расширяется и вырывается из оболочки, выталкиваясь к поверхности. При этом дремлющие бактерии пробуждаются и начинают питаться углеродом и кальцием из окружающего их бетона. При этом образуется карбонат кальция – цементирующий материал, который заполняет и латает трещину.
«Это захватывающее развитие в продолжающихся усилиях по улучшению строительных материалов, используя вдохновение природы», — сказал Амир Фарнам, ведущий исследователь команды. «Каждый день мы видим, что наши стареющие бетонные конструкции получают повреждения, которые снижают их функциональный срок службы и требуют дорогостоящего серьезного ремонта. Представляете, они могут исцелить себя? В нашей коже наши ткани делают это естественным путем через многослойную волокнистую структуру, наполненную нашей самовосстанавливающейся жидкостью – кровью. Эти BioFibers имитируют эту концепцию и используют камнеобразующие бактерии для создания живого самовосстанавливающегося бетона, реагирующего на повреждения».
Хотя время заживления может варьироваться, команда утверждает, что BioFiber, похоже, способен залатать трещины в бетоне. всего лишь день или два. Предыдущие исследования показали, что самовосстанавливающийся бетон наполнен бактериями, но одна из основных проблем заключалась в том, как сохранить микробы живыми в течение длительного времени, сохраняя при этом бетон неповрежденным. Решением может стать использование спящих эндоспор, заключенных в гидрогель под защитной полимерной оболочкой.
Еще предстоит много работы, но исследователи говорят, что бетон BioFiber может в конечном итоге помочь снизить требования к техническому обслуживанию зданий. , а также выбросы CO2 при производстве бетона.
Исследование опубликовано в журнале Строительство и строительные материалы.
