Բետոն, որը կարողանում է ինքնուրույն «բուժել» իր ճաքերը

Բետոնը, որն ընդունակ է ինքնուրույն վերանորոգելլ իր մեջ առաջացած ճաքերը, այլևս ֆանտաստիկ գաղափար չէ: Նման նյութեր գոյություն ունեն և արդեն մի քանի տարի անցնում են լաբորատոր ու լայնամասշտաբ փորձարկումներ: Գիտնականները փորձում են ստեղծել բետոն, որը վնասվելուց հետո մարդու կողմից  նորոգման կարիք չի ունենա:

Ամենահայտնի ուղղություններից մեկը մշակում է Նիդեռլանդների Դելֆտի տեխնոլոգիական համալսարանը: Ինժեներ Հենկ Յոնկերսի ղեկավարած հետազոտողների խումբը մշակել է բակտերիաներով բետոն, որոնք ճաքի հայտնվելուց հետո ընդունակ են արտադրել կալցիումի կարբոնատ՝ ըստ էության կրաքար, որն աստիճանաբար լցնում է վնասվածքը: Լաբորատոր պայմաններում նման նյութը թույլ էր տալիս բուժել մինչև 0,8 միլիմետր լայնությամբ ճաքերը:

Սակայն հետաքրքրությունը ինքնաբուժվող բետոնի նկատմամբ չի սահմանափակվում մեկ տեխնոլոգիայով: Հետազոտողներն ամբողջ աշխարհում ուսումնասիրում են շինարարական նյութին ինքնուրույն վնասվածքները վերականգնել ստիպելու մի քանի եղանակ՝ բակտերիաների ու միկրոկապսուլաների օգտագործումից մինչև այնպիսի գործընթացներ, որոնք բետոնն ընդունակ է իրականացնել առանց որևէ հավելյալ բաղադրիչի:

Ինչպես կարող է բետոնը «վերանորոգել» իրեն

Իրականում ինքնաբուժման որոշակի ունակությամբ օժտված է նույնիսկ սովորական բետոնը:

Պնդանալուց հետո ցեմենտային նյութի ներսում մնում են մասնիկներ, որոնք չեն հասցրել ամբողջությամբ կոնտակտի մեջ մտնել ջրի հետ: Եթե բետոնը ստանում է խոնավության նոր չափաբաժին առաջացած ճաքի միջոցով, հիդրատացիան շարունակվում է: Այս ռեակցիայի արդյունքներն աստիճանաբար լցնում են ազատ տարածության մի մասը:

Մյուս կարևոր մեխանիզմը կապված է կալցիումի կարբոնատի առաջացման հետ: Համապատասխան պայմաններում ցեմենտային քարի ներսում քիմիական ռեակցիաները հանգեցնում են կալցիտի բյուրեղների հայտնվելուն, որոնք նստում են ճաքի պատերին և աստիճանաբար փոքրացնում դրա չափսը: Հենց հիդրատացիայի շարունակությունն ու կալցիումի կարբոնատի առաջացումն են պատկանում այսպես կոչված ավտոգեն ինքնաբուժման հիմնական մեխանիզմներին:

Սակայն սովորական բետոնի բնական հնարավորությունները սահմանափակ են: Ուստի գիտնականներն ավելի հեռուն գնացին և փորձեցին «նորոգման» մեխանիզմը ներդնել անմիջապես նյութի մեջ:

Բակտերիաներ, որոնք ճաքը վերածում են քարի

Հենց դրանով է զբաղվում Յոնկերսի խումբը Դելֆտում: Բետոնին ավելացնում են հատուկ բակտերիալ սպորներ և սննդի աղբյուր՝ լակտատ: Չվնասված բետոնի ներսում բակտերիաները գտնվում են ոչ ակտիվ վիճակում: Երբ հայտնվում է ճաքը և դրա մեջ է թափանցում ջուրը, ստեղծվում են պայմաններ դրանց ակտիվացման համար:

Բակտերիաներն օգտագործում են հասանելի սննդի աղբյուրը և նպաստում կալցիումի կարբոնատի առաջացմանը: Արդյունքում ճաքի ներսում աստիճանաբար ձևավորվում է հանքային նյութ, որը լցնում է դրա պատերի միջև եղած տարածությունը:

Ստացվում է արտասովոր կառուցվածք. միկրոօրգանիզմները փաստացի դառնում են շինարարական նյութի մաս և ակտիվանում են հենց այն ժամանակ, երբ հայտնվում է վնասվածքը:

Տեխնոլոգիան արդեն դուրս է եկել փոքր լաբորատոր նմուշների սահմաններից: Դելֆտի հետազոտողները օգտագործել են բակտերիալ ինքնաբուժվող նյութը մի քանի լայնամասշտաբ ցուցադրական նախագծերում՝ այդ թվում բետոնե կառուցվածքների և վերանորոգման շաղախների շինարարության ժամանակ: Փորձարկումները ցույց են տվել, որ բակտերիալ բաղադրիչի ավելացումը չի հանգեցրել նյութի շինարարական բնութագրերի բացասական հետևանքների:

Ընդ որում, փորձը ի հայտ է բերել նաև կարևոր խնդիր. կառուցվածքներն այնքան լավ էին պաշտպանված ճաքերի առաջացումից, որ հետազոտողների համար դժվար էր ստուգել ինքնաբուժման մեխանիզմն ռեալ պայմաններում: Ուստի հաջորդ ցուցադրական նախագծերում նրանք ծրագրում էին հատուկ թույլ տալ ավելի նկատելի ճաքերի առաջացում և կրճատել սովորական ամրանի քանակը, որը սահմանափակում է դրանց լայնությունը:

Սա արդեն աշխատում է, բայց դեռ չի փոխարինում նորոգումը

Հենց այստեղ է անցնում գիտական մշակման և զանգվածային տեխնոլոգիայի միջև եղած սահմանը:

Ինքնաբուժվող բետոնն իսկապես ընդունակ է փակել որոշակի ճաքեր, սակայն դա չի նշանակում, որ վնասված կամուրջը կամ բազմահարկ շենքը կկարողանա ամբողջությամբ վերականգնվել առանց ինժեներների մասնակցության:

Արդյունավետությունը կախված է ճաքի լայնությունից և երկրաչափությունից, խոնավության քանակից, ջերմաստիճանից, բետոնի կազմից և այլ պայմաններից: Նույնիսկ լաբորատորիայում միևնույն լայնությամբ երկու ճաք կարող են իրենց լրիվ տարբեր ձևով դրսևորել, քանի որ դրանց ներքին եռաչափ կառուցվածքը տարբերվում է:

Ուստի հետազոտողներն այժմ լուծում են ոչ թե այն խնդիրը, թե «արտյոք կարելի է ստիպել բետոնին բուժել ճաքերը», այլ շատ ավելի պրակտիկ. որքանով է հուսալի այդ գործընթացն աշխատում իրական կառույցներում և կարելի է արդյոք դրա վրա հույս դնել շենքերի ու ենթակառուցվածքների նախագծման ժամանակ:

Դա հատկապես կարևոր է ջրանցանցիկ կառույցների և երկաթբետոնի համար: Ճաքը դառնում է ոչ միայն էսթետիկ խնդիր. դրա միջով ջուրը և լուծված նյութերը կարող են թափանցել կառուցվածքի ներսը և արագացնել պողպատե ամրանի կորոզիան: Եթե ինքնաբուժումը կարողանա հուսալիորեն փակել նման ուղիները, կառույցների ծառայության ժամկետը պոտենցիալ կերպով հնարավոր կլինի ավելացնել: