Самовідновлювальний бетон — продукт революційної технології, яка змінює будівельну галузь, мінімізуючи необхідність у ремонті та знижуючи витрати на обслуговування будівельних об’єктів. Завдяки додаванню спеціальних бактерій, такий бетон, немов живий організм, може самостійно «заліковувати» тріщини, що виникають у його структурі, продовжуючи термін служби споруд.
І йдеться не про далеке майбутнє. Самовідновлювальний бетон — Basilisk Self-Healing Agent — спільна розробка корпорації Aizawa Concrete Corporation (Томакомай, Японія) і Делфтського технологічного університету (Нідерланди). Влітку 2022 року самовідновлювальний бетон Basilisk HA було зареєстровано в Інформаційній системі нових технологій (New Technology Information System — NETIS), а на початку 2023 року цей інноваційний матеріал одержав премію Excellence Prize на 9-й церемонії вручення премії Monodzukuri Nippon Grand Awards, яку Міністерство економіки Японії присуджує за видатні досягнення у сфері виробництва.
Як це працює?
В основі інноваційної розробки — життєдіяльність бактерій Bacillus subtilis, штаму, який уже використовується у виробництві ферментованих соєвих бобів. Учені придумали, як із їхньою допомогою домогтися регенерації пошкоджень бетону — миттєвого ремонту без втручання людини.
Гранульовані капсули, що складаються з лугостійких бактерій і полімолочної кислоти, яка служить для них джерелом живлення, додаються до складу бетонної суміші в процесі його виробництва. Під час вступу в контакт із киснем і водою, які неминуче потрапляють у тріщину, що утворилася в бетоні, мікроорганізми активізуються і починають швидко розмножуватися. Наявні поживні речовини вони перетворюють на карбонат кальцію (вапняк), і він запечатує пошкодження. Коли щілина в бетоні заповнюється повністю, бактерії повертаються в стан спокою. Отже, пошкодження самостійно ремонтується, а довговічність бетонної конструкції збільшується.
Колонія мікроорганізмів заповнює тріщину в бетоні на ранніх стадіях її появи (завширшки до 1 мм), задовго до того моменту, коли це пошкодження може бути виявлено під час технічного огляду будівлі. Завдяки тому, що процес відновлення запускається відразу, тріщина не розширюється далі. З огляду на те, що бетон розрахований на термін служби до 100 років, а бактерії багаторазово розмножуються діленням і тривалість їхнього життя може досягати 200 років, бетонна конструкція стає практично «вічною».
Переваги та перспективи для будівельної галузі
Бетон, що самовідновлюється, має великий потенціал для розв’язання багатьох актуальних проблем у будівництві, таких як знос споруд і значні витрати на їхнє обслуговування. Впровадження таких бетонних сумішей обіцяє зробити будівництво більш економічним і раціональним, допомагаючи досягти також цілей щодо зниження вуглецевих викидів.
- Значне зниження витрат на обслуговування будівель і споруд.
- Як порівняти із традиційними бетонними конструкціями, що потребують регулярного ремонту та контролю, біобетон, який самостійно запечатує невеликі пошкодження у своїй структурі, максимально знижує ризик появи великих тріщин і руйнувань. Це особливо важливо для конструкцій, схильних до значних навантажень і несприятливих погодних умов, таких як мости, дороги, гідротехнічні споруди.
- А спеціальні ремонтні бетонні суміші з тими самими властивостями самовідновлення дають змогу ремонтувати традиційний бетон, максимально знижуючи необхідність повторного ремонту в майбутньому, що також призводить у підсумку до зменшення вартості обслуговування будівель і споруд.
- Підвищення довговічності будівельних об’єктів. Завдяки високій стійкості до зовнішніх впливів, самовідновлювальний бетон може значно подовжити термін служби будівель, що несе, зокрема, й економічну вигоду.
- Здешевлення і спрощення будівельних процесів. Герметизуючи тріщини, такий бетон усуває необхідність у спеціальних покриттях для підвищення водовідштовхувальних властивостей конструкції. А також дає змогу вже на етапі проєктування запланувати меншу кількість необхідної сталевої арматури. Використання самовідновлюваного бетону призводить до економії будматеріалів і часу на зведення об’єкта, до оптимізації витрат на будівництво загалом.
- Екологічний аспект. Оскільки самовідновлювальний бетон мінімізує потребу в ремонті та заміні, тим самим, він допомагає зменшувати обсяг викидів вуглекислого газу, пов’язаних із виробництвом і транспортуванням нових бетонних сумішей. В умовах прагнення до зниження вуглецевого сліду в будівельній галузі такі рішення стають дедалі актуальнішими.
Створення «живого» бетону
Застосувати інновацію на практиці вийшло не відразу. Спочатку такий бетон виявився складним для масового виробництва через трудомісткий процес інкапсуляції бактерій. Компанія Aizawa розв’язала цю проблему, розробивши 2017 року метод надшвидкісного змішування з декомпресією, що дало змогу виробляти продукт у великих масштабах. У 2020 році компанія почала випускати 10 тонн біобетону на день, що відповідає 700 000 м² на рік. Сьогодні японці вже використовують такі бетонні суміші для створення фундаментів у регіонах, схильних до природних катаклізмів, таких як цунамі та землетруси.
Технологія самовідновлюваного бетону — це крок уперед до більш екологічно чистих і довговічних будівельних рішень. В умовах стрімкого зносу інфраструктури та зміни клімату, вона стає важливим інструментом у розвитку сучасної будівельної індустрії.
