Строительные материалы

Долгожданный самовосстанавливающийся бетон

Самовосстанавливающийся бетон

Виктор Ли, профессор Мичиганского университета, изобрел самовосстанавливающийся бетон. Он может гнутся, и сам заделывать трещины, когда они появятся. Профессор Ли утверждает, что первым шагом к созданию самовосстанавливающегося бетона является понимание того, как недопускать появление трещин и устранять их когда они уже появились.

Самовосстанавливающийся бетон все еще прокладывает путь от исследования к практике. Мы недавно писали об одной попытке создания такого бетона здесь. Но профессор Ли утверждает, что именно он и его команда уже находится на пороге создания коммерчески доступного материала.

Бетон является очень хрупким материалом, по своей хрупкости похожим на стекло. Если надавить на него, пытаясь согнуть, то он сломается. А когда появляется трещина, то она становится причиной разрушения изделия из бетона. Чтобы как то решить проблему хрупкости, бетон в строительстве обычно армируют стальными прутьями и решетками.

Большие трещины и выбоины, которые видно в разрушающимся бетоне, начинались как крошечные разломы и трещины на поверхности. Через них в бетон проникает вода и кислород, создавая идеальную среду для коррозии металлического армирования. Когда метал внутри бетона ржавеет, то начинает расшириться, усиливая давление на окружающий бетон и приводя к дальнейшему растрескиванию.

Поэтому первым шагом к созданию самовосстанавливающегося бетона является решение проблемы контроля и минимизации размеров трещин.

Структура перламутраЧтобы решить эту часть задачи Ли черпает вдохновение от изучения внутренних поверхностей морских ракушек. Такая поверхность называется перламутром, она сама по себе также состоит из очень хрупкого материала. Перламутр имеет свой секрет, который  заключается в его структуре, состоящей из слоев. Такая структура позволяет слоям двигаться и скользить друг над другом, придавая очень хрупкому материалу способность вести себя как пластичный.

Ли говорит, что такое же поведение достигается в самоисцеляющимся бетоне, использующем много покрытых микроволокон, которые позволяют бетону слегка сдвигаться и деформироваться при перегрузке. Такие очень маленькие движения внутри делают бетон похожим на металл, который эластичен.

Вместо того, чтобы под избыточным давлением превращаться в трещины, теперь усилие распределяется равномерно по всему материалу и таким образом нивелируется.

Следующим шагом нужно исправить небольшие трещины, которые все же образуются. Тут в бой вступает обычная химия.

Вода и углекислый газ попадают в эти небольшие промежутки и реагируют с неиспользуемыми частицами цемента, которые остаются под поверхностью. Свободный цемент образует своеобразный клей, который соединяет две стороны микротрещин и как бы «заживляет» их.

Профессор Ли говорит, что новый материал был протестирован в заплатке на бетонной дороге Curtis Road в Анн-Арборе и отлично зарекомендовал себя по сравнению с традиционным материалом.

По существующим в США нормам мосты, как правило, предназначены для эксплуатации сроком до 30 лет. С помощью данного самоисцеляющегося бетона можно кардинально изменить эту цифру. Так можно ожидать увеличение строка службы и до 100 лет с очень небольшими требованиями к ремонту.

 

Источник: http://michiganradio.org/post/tired-waiting-construction-someday-our-roads-might-fix-themselves