Изобретаем цементосипед? Бетон: старые формы и новое содержание

«Самоисцеляющийся» бетон

Об этом виде бетона, созданном в Нидерландах еще в 2015 году, «Стройгазета» уже неоднократно писала. Более того, в России даже ведутся разработки проектов с его использованием. Напомним, суть изобретения Хенка Йонкерса (Henk Jonkers) из Делфтского технического университета (Technische Universiteit Delft), предложившего добавлять в бетон капсулы с бактериями, «питающимися» кальцием, такова: получившийся новый тип цемента способен защищаться от разрушения благодаря наличию в составе молочнокислого кальция и некоторых видов бактерий, которые в своем жизненном цикле перерабатывают кальций в известняк. Последний стремится заполнять образующиеся со временем под воздействием различных сил пустоты и трещины, не допуская их дальнейшего разрастания.

На подобном же принципе построено и ноу-хау исследователей из южнокорейского университета Юнсэй (Yonsei University). Под руководством профессора химии Чань-Мун Чуна (Chan-Moon Chung) они стали добавлять в бетон капсулы полимера. После чего под действием влаги и солнца раствор начинает реагировать — разбухать и заполнять трещины.

Еще дальше пошли ученые из США. Так, специалисты Вустерского политехнического института (Worcester Polytechnic Institute) разработали биобетон с ферментами, при взаимодействии которых с CO2 выделяются кристаллы карбоната кальция, похожие по своим характеристикам на цемент. Деятели науки уверяют, что с помощью их решения миллиметровые трещины будут восстанавливаться за сутки. Другие американские ученые из Университета Колорадо (Colorado State University) вводили в состав бетона смесь из фотосинтезирующих бактерий, желатина и песка. В результате цианобактерии реагировали на воду и увеличивались в размере, заполняя собой полости.

Углеродобетон

Немецкие бетоноинноваторы из Центра кремниевой фотовольтаики Фраунгофера (Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics) совместно с коллегами из Лейпцигского университета прикладных наук (Leipzig University of Applied Sciences) и Дрезденского технического университета (Technische Universität Dresden) представили прототип фасадной конструкции с интегрируемыми солнечными панелями. Здесь были использованы два новаторских решения: разнонаклонные секции под солнечные панели и новый материал — углеродобетон — модификация железобетона, в которой вместо обычной металлической арматуры использованы углеродные волокна и трубки, которые прочнее металла, но при этом легче и пластичнее его. Углеродобетон был придуман именно для фасадов с солнечными батареями, потому что позволяет уже при отливке формировать ниши для установки солнечных панелей и сопутствующего оборудования. Впрочем, возможности применения углеродобетона этим, по заверениям разработчиков, не ограничены: он может применяться в любых фасадах как легкая и прочная альтернатива железобетону.

Гнущийся бетон

Бетон — весьма прочный материал, но этих его свойств иногда мало. Расширить их взялись представители сингапурского Центра индустриальных и инфраструктурных инноваций (Industrial Infrastructure Innovation Centre, I3 Centre) при Наньянском технологическом университете (Nanyang Technological University). Они добились улучшения таких характеристик, как вес и прочность, исключив арматуру в бетонных конструкциях, и дополнительно добавили бетону абсолютно не характерную для него гибкость. В раствор из обычного цемента ученые замешали тончайшее ультраволокно, которое имеет свойство скользить в структуре бетона, не закрепляясь в нем, что и дает эффект эластичности. При этом их продукт оказался в три раза прочнее обычного бетона.

Над гибкостью цемента работают и другие ученые. Так, специалисты австралийского Технологического университета Суинберн (Swinburne University of Technology) создали бетон без цемента, но с такими же выдающимися показателями по гибкости и нагрузкам. В его состав входит летучая зола — типичный выброс-отход от угольных электростанций. Застывание раствора происходит при комнатной температуре, а значит, нет потребности в высоких неэкологичных затратах на производство. Но главное — новый бетон в 400 раз гибче обычного, сохраняя при этом прочность. Отходы не только добавили коэффициент изгибания, но и улучшили показатели устойчивости при возможных микроразрушениях. Полимерные волокна держат структуру при нагрузке даже с трещинами, поэтому новый материал можно использовать в сейсмоактивных районах: риск разрушения зданий из такого бетона минимизируется.

Бетон как проводник электричества

Новый вид бетона разработали ученые американского Университета Небраски-Линкольна (University of Nebraska–Lincoln). Его главное свойство — способность поглощать и отражать электромагнитные волны разного происхождения. Это необычное свойство обеспечивается за счет использования в составе бетона магнетита. Помимо этого природного минерала высокие ферромагнитные свойства цемента обеспечивают также металлические и углеродные компоненты. Изначально токопроводящий бетон создавался для взлетно-посадочных полос, но его применение возможно и в других сферах гражданского строительства, не исключая жилые дома.