Бетон тріскається. Це нормально – він старіє, вбирає вологу, реагує на мороз і спеку. Тріщини стають ворітьми для води, яка точить конструкції зсередини. І ось ми знову лагодимо, закладаємо, підсилюємо. А що як бетон міг би… сам загоїти свої «рани»? Без ремонтної бригади, без шуму й пилу. Звучить як фантастика, але у Вроцлаві над цим працюють цілком серйозно. У цій історії на iwroclaw.com – трохи хімії, трохи біології, ще більше інженерної кмітливості.
Винахід, який потенційно зекономить мільйони й продовжить життя будівель на десятиліття, уже деякий час тестують польські дослідники. І серед тих, хто намагається зробити бетон розумнішим за самого себе, помітне місце посідає команда з Вроцлавської політехніки. Саме з їхньої лабораторії починається ця міцна й цікава розмова. Що не дивно, адже цей виш причетний і до інших новаторських винаходів, зокрема до проєкту з очищення стічних вод.
Як бетон навчився «лікувати» себе: короткий екскурс у технологію
Ідея, що будівельний матеріал сам затягує мікротріщини, колись звучала як фантастика з голландського інституту чи японської лабораторії. Сьогодні ж це вже окрема гілка матеріалознавства. В арсеналі інженерів кілька підходів: від бактерій, що «зашивають» тріщини мінералами, до мікрокапсул із хімією, яка спрацьовує тільки тоді, коли з’являється розлом.
Найпопулярніший напрямок – біобетон. У нього додають бактерії (зазвичай рід Bacillus), які у стані сну можуть пролежати в бетоні роками. Щойно з’являється тріщина й волога, бактерія прокидається й починає виробляти вапняковий осад – кальцит. Він поступово заповнює порожнечу. Фактично це як природний цемент, тільки біо. А ще є полімерні нитки, капсули з епоксидом або спеціальні кристали, які втягують вологу й розбухають, затягуючи мікротріщини.
Ці технології не роблять бетон безсмертним, але дають йому фору. Там, де раніше довелося б міняти плиту чи колону, тепер можна почекати й подивитися, як усе залікується саме собою. Звісно, це працює лише на мікрорівні. Якщо впаде пів мосту – жодна бактерія не допоможе. Але в довгостроковій експлуатації це може принаймні зменшити витрати на ремонт бетонних конструкцій.
Технологія ще сира, є проблеми зі стабільністю, ціною, масштабуванням. Проте для інженерів це не глухий кут, а радше виклик, який кличе на лабораторний майданчик. І от саме тут на сцену виходять вроцлавські науковці.
Вроцлавська формула міцності: польські дослідження, що можуть змінити будівельні норми
Коли йдеться про бетон із майбутнього, Вроцлав не пасе задніх. У лабораторіях Політехніки Вроцлавської тривалий час досліджують нові композиції цементу, які і міцні, і довговічні, тобто буквально здатні «жити» довше. Мова про цілу стратегію: зробити бетон менш вразливим до води, тріщин і внутрішнього руйнування.
Зокрема, у межах проєкту SPHERE, що стартував за участю Politechnika Wrocławska, команда інженерів працює над бетонними сумішами з нульовим вуглецевим слідом і підвищеною стійкістю до пошкоджень. У центрі уваги – «розумні» домішки, які здатні реагувати на зміни в структурі матеріалу. Так, це ще не повноцінний біобетон із бактеріями – але саме з таких розробок починаються прориви.
Окремо варто згадати й про ініціативи Вроцлавського центру технології трансферу, де об’єднали зусилля з іншими науковими інституціями, аби створити бетон, що служить довше й не розвалюється від першого ж весняного дощу. Дослідники не говорять про винаходи з пафосом, проте з інтерв’ю та технічних звітів видно: самозцілення конструкцій цілком у полі їхньої уваги.
І хоча вроцлавці не першими у світі придумали цю ідею, їхній підхід виглядає виважено й прагматично. Без обіцянок чудес, але з розрахунком: якщо бетон можна зробити трохи розумнішим, чому б не спробувати? Тим більше якщо це допоможе місту зберегти трохи нервових клітин і купу грошей на утримання старої інфраструктури.
Що означає самовідновлюваний бетон для міст і майбутнього
Те, що починалося як лабораторний експеримент, може змінити вигляд цілих міст. Самовідновлюваний бетон має зберігати спокій архітектора. Муніципалітет отримує значно менші рахунки. А мости отримують шанс дожити до пенсії без щорічного відновлення. Якщо матеріал сам затягує свої дрібні рани, технічне обслуговування стає рідшим, а життя конструкцій – довшим. Зрештою, це питання торкається й екології. Менше тріщин – менше ремонту. Менше ремонту – менше виробництва нового бетону, а значить – і викидів CO₂.
У масштабах країни ситуація може відчутно вплинути на баланс вуглецю. Тим більше що класичний цемент – один із найбільш «брудних» матеріалів у світі. Уявіть, що ми даємо будівлям спокій на десятиліття, уникаючи постійних «танців із бубном» при появі нових тріщин.
А ще є архітектурна свобода. Якщо матеріал працює з розумом, інженери Вроцлава можуть ризикувати формами й просторовими рішеннями. І хто знає – можливо, саме тут з’явиться перший міський майданчик, повністю збудований із бетону, що «лікує себе сам». Наукова база тут є, амбіції теж. Залишилось небагато: трохи грошей, трохи терпіння й кілька бактерій, які «знають свою роботу».
Людина рідко коли може сама себе якісно лікувати так, як цей вид бетону. Але коли деякі випадки вважаються безнадійними, за справу можуть узятися інші місцеві новатори – наприклад, нейробіолог Павел Табаков.