Około 70% dróg, tuneli i mostów w Europie jest zbudowanych z betonu, którego stabilność strukturalną może pogarszać woda lub inne substancje, które wnikają przez szczeliny. Innowacyjny, "gojący się" beton może rozwiązać ten problem.
Kontrole, zabiegi konserwacyjne i naprawy konstrukcji ze zbrojonego betonu są czasochłonne i kosztowne, a konstrukcje nierzadko są trudno dostępne. Innowacyjny, gojący się beton opracowany w ramach finansowanego przez UE projektu "Self-healing concrete to create durable and sustainable concrete structures" (
HEALCON) ograniczy te problemy. Naukowcy skoncentrowali się na wcześnie powstających szczelinach, spowodowanych obciążeniem mechanicznym lub zginaniem. W takich szczelinach gojący się beton byłby najskuteczniejszy.
Wcześnie powstające szczeliny, związane z kurczeniem się pod wpływem wysychania i pogłębiające się pod wpływem zmian temperatury wymagają uszczelnienia, aby zapobiec wnikaniu w nie płynów. Zespół projektu bada możliwość zastosowania w tym celu nieelastycznych hydrożeli bakteryjnych. Naukowcy optymalizują wydzielanie węglanu wapnia (składnika wapna i cementu) przez przetrwalniki bakterii zamkniętych w mikrokapsułkach. Inny szczep przetrwalników jest oporny na niskie pH, typowe dla żrącego środowiska stalowych zbrojeń. Bakterie udało się wprowadzić do poszerzonych cząstek gliny. Obecnie trwają prace nad oceną możliwości powlekania.
Nierozpuszczalne polimery o podwyższonej chłonności również stanowią potencjalnie idealne uszczelnienie z racji zdolności wchłaniania i utrzymywania dużych ilości płynu w porównaniu ze swoją masą. Naukowcy opracowali usieciowane polimery o podwyższonej chłonności, tworzące hydrożele, o lepszych właściwościach pęcznienia i wrażliwe na pH.
Trwają prace nad polimerami w kapsułkach, aby rozwiązać problem szczelin w zagięciach i pod wpływem obciążenia dynamicznego. Zespół optymalizuje zastosowanie komercyjne prekursorów polimerów na bazie poliuretanu w szklanych kapsułkach. Naukowcy analizują też polimerowe kapsułki sferyczne, aby zwiększyć wytrzymałość na mieszanie mechaniczne.
Materiały i procesu są walidowane z użyciem modeli komputerowych i testów nieniszczących. Symulacje uszkodzeń i procesu "gojenia" dostarczyły wiadomości o najważniejszych parametrach do tworzenia udoskonalonych modeli prognostycznych. Trzypunktowe testy zginania belek betonowych z poliuretanem w kapsułkach wykazały możliwość oceny ilościowej gojenia w kilku technikach badań nieniszczących.
Beton pozostaje najważniejszym materiałem budowlanym, lecz nie zmienił się znacząco mimo rozwoju nowych technologii. Wyniki projektu HEALCON wniosą istotny wkład w rozwój europejskiej infrastruktury dzięki opracowaniu "gojącego się" betonu. Wydłuży to czas eksploatacji i zmniejszy złożoność, czasochłonność i kosztowność inspekcji, konserwacji i naprawy.
poleca:
