Бетон трескается. Это нормально — он стареет, впитывает влагу, реагирует на мороз и жару. Трещины становятся воротами для воды, которая разрушает конструкции изнутри. И вот мы снова чиним, заделываем, усиливаем. А что, если бетон мог бы… сам залечивать свои «раны»? Без ремонтной бригады, без шума и пыли. Звучит как фантастика, но во Вроцлаве над этим работают вполне серьёзно. В этой истории на iwroclaw.com — немного химии, немного биологии и ещё больше инженерной смекалки.
Изобретение, которое потенциально сэкономит миллионы и продлит жизнь зданий на десятилетия, уже некоторое время тестируют польские исследователи. И среди тех, кто пытается сделать бетон умнее самого себя, заметное место занимает команда из Вроцлавской политехники. Именно с их лаборатории начинается этот прочный и интересный разговор. Что неудивительно, ведь этот вуз причастен и к другим новаторским изобретениям, в частности, к проекту по очистке сточных вод.
Как бетон научился «лечить» себя: краткий экскурс в технологию
Идея, что строительный материал сам затягивает микротрещины, когда-то звучала как фантастика из голландского института или японской лаборатории. Сегодня же это уже отдельная ветвь материаловедения. В арсенале инженеров несколько подходов: от бактерий, «зашивающих» трещины минералами, до микрокапсул с химией, которая срабатывает только тогда, когда появляется разлом.
Самое популярное направление — био-бетон. В него добавляют бактерии (обычно рода Bacillus), которые в спящем состоянии могут пролежать в бетоне годами. Как только появляется трещина и влага, бактерия просыпается и начинает вырабатывать известковый осадок — кальцит. Он постепенно заполняет пустоту. Фактически это как природный цемент, только био. А ещё есть полимерные нити, капсулы с эпоксидом или специальные кристаллы, которые втягивают влагу и разбухают, затягивая микротрещины.
Эти технологии не делают бетон бессмертным, но дают ему фору. Там, где раньше пришлось бы менять плиту или колонну, теперь можно подождать и посмотреть, как всё залечится само собой. Конечно, это работает только на микроуровне. Если упадёт половина моста — ни одна бактерия не поможет. Но в долгосрочной эксплуатации это может по крайней мере уменьшить расходы на ремонт бетонных конструкций.
Технология ещё сырая, есть проблемы со стабильностью, ценой, масштабированием. Однако для инженеров это не тупик, а скорее вызов, который зовёт на лабораторную площадку. И вот именно здесь на сцену выходят вроцлавские учёные.
Вроцлавская формула прочности: польские исследования, которые могут изменить строительные нормы
Когда речь идёт о бетоне из будущего, Вроцлав не отстаёт. В лабораториях Вроцлавской политехники длительное время исследуют новые композиции цемента, которые и прочные, и долговечные, то есть буквально способны «жить» дольше. Речь о целой стратегии: сделать бетон менее уязвимым к воде, трещинам и внутреннему разрушению.
В частности, в рамках проекта SPHERE, стартовавшего при участии Politechnika Wrocławska, команда инженеров работает над бетонными смесями с нулевым углеродным следом и повышенной устойчивостью к повреждениям. В центре внимания — «умные» добавки, которые способны реагировать на изменения в структуре материала. Да, это ещё не полноценный био-бетон с бактериями — но именно с таких разработок начинаются прорывы.
Отдельно стоит упомянуть и об инициативах Вроцлавского центра трансфера технологий, где объединили усилия с другими научными институтами, чтобы создать бетон, который служит дольше и не разваливается от первого же весеннего дождя. Исследователи не говорят об изобретениях с пафосом, однако из интервью и технических отчётов видно: самоисцеление конструкций вполне в поле их внимания.
И хотя вроцлавяне не первыми в мире придумали эту идею, их подход выглядит взвешенно и прагматично. Без обещаний чудес, но с расчётом: если бетон можно сделать немного умнее, почему бы не попробовать? Тем более если это поможет городу сохранить немного нервных клеток и кучу денег на содержание старой инфраструктуры.
Что означает самовосстанавливающийся бетон для городов и будущего
То, что начиналось как лабораторный эксперимент, может изменить облик целых городов. Самовосстанавливающийся бетон должен сохранять спокойствие архитектора. Муниципалитет получает значительно меньшие счета. А мосты получают шанс дожить до пенсии без ежегодного обновления. Если материал сам затягивает свои мелкие раны, техническое обслуживание становится более редким, а жизнь конструкций — более долгой. В конце концов, этот вопрос касается и экологии. Меньше трещин — меньше ремонта. Меньше ремонта — меньше производства нового бетона, а значит — и выбросов CO₂.
В масштабах страны ситуация может ощутимо повлиять на углеродный баланс. Тем более что классический цемент — один из самых «грязных» материалов в мире. Представьте, что мы оставляем здания в покое на десятилетия, избегая постоянных «танцев с бубном» при появлении новых трещин.
А ещё есть архитектурная свобода. Если материал работает с умом, инженеры Вроцлава могут рисковать формами и пространственными решениями. И кто знает — возможно, именно здесь появится первая городская площадка, полностью построенная из бетона, который «лечит себя сам». Научная база здесь есть, амбиции тоже. Осталось немного: немного денег, немного терпения и несколько бактерий, которые «знают свою работу».
Человек редко когда может сам себя качественно лечить так, как этот вид бетона. Но когда некоторые случаи считаются безнадёжными, за дело могут взяться другие местные новаторы — например, нейробиолог Павел Табаков.