Самовосстанавливающийся бетон

Віктор Лі, професор Мічиганського університету, винайшов самовідновлювальний бетон. Він може гнуться, і сам закладати тріщини, коли вони з'являться. Професор Лі стверджує, що першим кроком до створення самовідновлюється бетону є розуміння того, як не допускати появу тріщин і усувати їх коли вони вже з'явилися.

Самовідновлювальний бетон все ще прокладає шлях від дослідження до практики. Ми недавно писали про одну спробу створення такого бетону тут. Але професор Лі стверджує, що саме він і його команда вже знаходиться на порозі створення комерційно доступного матеріалу.

Бетон є дуже крихким матеріалом, за своєю крихкості схожим на скло. Якщо натиснути на нього, намагаючись зігнути, то він зламається. А коли з'являється тріщина, то вона стає причиною руйнування виробу з бетону. Щоб якось вирішити проблему крихкості, бетон в будівництві зазвичай армують сталевими прутами і гратами.

Великі тріщини і вибоїни, які видно в напівзруйнованому бетоні, починалися як крихітні розломи і тріщини на поверхні. Через них в бетон проникає вода і кисень, створюючи ідеальне середовище для корозії металевого армування. Коли метал всередині бетону іржавіє, то починає розширитися, посилюючи тиск на навколишній бетон і приводячи до подальшого розтріскування.

Тому першим кроком до створення самовідновлювального бетону є вирішення проблеми контролю та мінімізації розмірів тріщин.

Структура перламутра

Щоб вирішити цю частину завдання Лі черпає натхнення від вивчення внутрішніх поверхонь морських черепашок. Така поверхня називається перламутром, вона сама по собі також складається з дуже крихкого матеріалу. Перламутр має свій секрет, який полягає в його структурі, що складається з шарів. Така структура дозволяє шарам рухатися і ковзати один над одним, надаючи дуже крихкому матеріалу здатність вести себе як пластичний.

Лі каже, що така ж поведінка досягається в бетоні який самосцілюється, він має багато вкритих мікроволокон, які дозволяють бетону злегка зрушуватися і деформуватися при перевантаженні. Такі дуже маленькі рухи всередині роблять бетон схожим на метал, який еластичний.

Замість того, щоб під надлишковим тиском перетворюватися в тріщини, тепер зусилля розподіляється рівномірно по всьому матеріалу і таким чином нівелюється.

Наступним кроком потрібно виправити невеликі тріщини, які все ж утворюються. Тут в бій вступає звичайна хімія.

Вода і вуглекислий газ потрапляють в ці невеликі проміжки і реагують з невикористаними частинками цементу, які залишаються під поверхнею. Вільний цемент утворює своєрідний клей, який з'єднує дві сторони мікротріщин і ніби «загоює» їх.

Професор Лі каже, що новий матеріал був протестований в латці на бетонній дорозі Curtis Road в Анн-Арбор і відмінно зарекомендував себе в порівнянні з традиційним матеріалом.

За існуючими в США нормам мости, як правило, призначені для експлуатації строком до 30 років. За допомогою даного самоівідновлювального бетону можна кардинально змінити цю цифру. Так можна очікувати збільшення строк служби і до 100 років з дуже невеликими вимогами до ремонту.

 

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