Beton pęka. To normalne – starzeje się, wchłania wilgoć, reaguje na mróz i upał. Pęknięcia stają się wrotami dla wody, która toczy konstrukcje od środka. I tak w kółko: naprawiamy, uzupełniamy, wzmacniamy. A co, gdyby beton mógł… sam zaleczyć swoje „rany”? Bez ekipy remontowej, bez hałasu i kurzu. Brzmi jak fantastyka, ale we Wrocławiu pracuje się nad tym całkiem serio. W tej historii na iwroclaw.com – trochę chemii, trochę biologii i jeszcze więcej inżynierskiej sprawności.
Wynalazek, który potencjalnie zaoszczędzi miliony i przedłuży życie budynków o dziesięciolecia, jest już od pewnego czasu testowany przez polskich badaczy. A wśród tych, którzy próbują uczynić beton mądrzejszym od samego siebie, znaczące miejsce zajmuje zespół z Politechniki Wrocławskiej. Właśnie w ich laboratorium zaczyna się ta solidna i interesująca opowieść. Co nie dziwi, ponieważ ta uczelnia jest zaangażowana także w inne nowatorskie projekty, w tym w projekt oczyszczania ścieków.
Jak beton nauczył się „leczyć” sam siebie: krótki przegląd technologii
Idea, że materiał budowlany sam zasklepia mikropęknięcia, brzmiała kiedyś jak fantazja z holenderskiego instytutu czy japońskiego laboratorium. Dziś jest to już osobna gałąź materiałoznawstwa. W arsenale inżynierów jest kilka podejść: od bakterii, które „zszywają” pęknięcia minerałami, po mikrokapsułki z chemią, która uwalnia się tylko wtedy, gdy pojawi się szczelina.
Najpopularniejszym kierunkiem jest bio-beton. Dodaje się do niego bakterie (zwykle z rodzaju Bacillus), które w stanie uśpienia mogą latami zalegać w betonie. Gdy tylko pojawi się pęknięcie i wilgoć, bakteria budzi się i zaczyna wytwarzać osad wapienny – kalcyt. Stopniowo wypełnia on pustkę. Faktycznie jest to jak naturalny cement, tylko bio. Są też włókna polimerowe, kapsułki z żywicą epoksydową lub specjalne kryształy, które wciągają wilgoć i pęcznieją, zasklepiając mikropęknięcia.
Te technologie nie czynią betonu nieśmiertelnym, ale dają mu przewagę. Tam, gdzie wcześniej trzeba było wymieniać płytę lub kolumnę, teraz można poczekać i zobaczyć, jak wszystko samo się zagoi. Oczywiście, działa to tylko na mikro-poziomie. Jeśli zawali się pół mostu – żadna bakteria nie pomoże. Ale w długoterminowej eksploatacji może to przynajmniej zmniejszyć koszty remontu konstrukcji betonowych.
Technologia jest jeszcze niedoskonała, istnieją problemy ze stabilnością, ceną, skalowaniem. Jednak dla inżynierów to nie ślepa uliczka, a raczej wyzwanie, które wzywa na platformę laboratoryjną. I właśnie tu na scenę wkraczają wrocławscy naukowcy.
Wrocławska formuła wytrzymałości: polskie badania, które mogą zmienić normy budowlane
Gdy mowa o betonie z przyszłości, Wrocław nie zostaje w tyle. W laboratoriach Politechniki Wrocławskiej od dłuższego czasu bada się nowe kompozycje cementu, które są zarówno mocne, jak i trwałe, czyli dosłownie zdolne do „życia” dłużej. Mowa o całej strategii: uczynić beton mniej wrażliwym na wodę, pęknięcia i wewnętrzne zniszczenia.
W szczególności, w ramach projektu SPHERE, który wystartował przy udziale Politechniki Wrocławskiej, zespół inżynierów pracuje nad mieszankami betonowymi o zerowym śladzie węglowym i podwyższonej odporności na uszkodzenia. W centrum uwagi są „inteligentne” domieszki, które są w stanie reagować na zmiany w strukturze materiału. Tak, nie jest to jeszcze pełnoprawny bio-beton z bakteriami – ale właśnie od takich opracowań zaczynają się przełomy.
Osobno warto wspomnieć o inicjatywach Wrocławskiego Centrum Transferu Technologii, gdzie połączono siły z innymi instytucjami naukowymi, aby stworzyć beton, który służy dłużej i nie rozpada się po pierwszym wiosennym deszczu. Badacze nie mówią o wynalazkach z patosem, jednak z wywiadów i raportów technicznych widać: samoleczenie konstrukcji jest w pełni w polu ich uwagi.
I choć wrocławianie nie są pierwszymi na świecie, którzy wymyślili ten pomysł, ich podejście wydaje się wyważone i pragmatyczne. Bez obietnic cudów, ale z kalkulacją: jeśli beton można uczynić trochę mądrzejszym, dlaczego by nie spróbować? Tym bardziej jeśli pomoże to miastu zaoszczędzić trochę komórek nerwowych i kupę pieniędzy na utrzymanie starej infrastruktury.
Co samonaprawialny beton oznacza dla miast i przyszłości
To, co zaczynało się jako eksperyment laboratoryjny, może zmienić oblicze całych miast. Samonaprawialny beton ma zachować spokój architekta. Urząd miasta otrzymuje znacznie mniejsze rachunki. A mosty dostają szansę dożyć do emerytury bez corocznego odnawiania. Jeśli materiał sam zasklepia swoje drobne rany, obsługa techniczna staje się rzadsza, a życie konstrukcji – dłuższe. W końcu ta kwestia dotyczy też ekologii. Mniej pęknięć – mniej napraw. Mniej napraw – mniejsza produkcja nowego betonu, a co za tym idzie – i emisja CO₂.
W skali kraju sytuacja może odczuwalnie wpłynąć na bilans węglowy. Tym bardziej że klasyczny cement – jeden z najbardziej „brudnych” materiałów na świecie. Wyobraźmy sobie, że pozostawiamy budynki w spokoju na dziesięciolecia, unikając ciągłych „tańców z tamburynem” w momencie pojawienia się nowych pęknięć.
A jest jeszcze wolność architektoniczna. Jeśli materiał działa z rozumem, inżynierowie Wrocławia mogą ryzykować formami i rozwiązaniami przestrzennymi. I kto wie – być może właśnie tutaj powstanie pierwszy plac miejski, w całości zbudowany z betonu, który „leczy się sam”. Baza naukowa jest, ambicje też. Zostało niewiele: trochę pieniędzy, trochę cierpliwości i kilka bakterii, które „znają swoją robotę”.
Człowiek rzadko kiedy jest w stanie sam się skutecznie leczyć tak, jak ten rodzaj betonu. Ale kiedy niektóre przypadki uważane są za beznadziejne, za sprawę mogą wziąć się inni miejscowi innowatorzy – na przykład neurobiolog Paweł Tabakow.