Цементные системы для скважинных работ с функцией самовосстановления при растрескивании

Обновлено: 16.05.2024

Самовосстанавливающийся бетон – это общее название разных современных разработок и инновационных решений, призванных изменить структуру материала и сделать его способным к восстановлению, стойкости к различным воздействиям. Ввиду того, что бетон сегодня является одним из наиболее востребованных и популярных материалов в ремонтно-строительной сфере, поиск новых методов производства актуален как никогда.

Каждый год в мире производят до 10 миллиардов тонн бетонного раствора. Несмотря на некоторые недостатки, заменить бетон материалом с такими же преимуществами и техническими характеристиками пока невозможно. Поэтому ученые всего мира постоянно проводят исследования и эксперименты в попытках нивелировать такие минусы бетона, как усадка, вероятность распространения трещин и деформаций, нестойкость ко внешним воздействиям и т.д.

Основное направление современных разработок – поиск самозалечивающегося, гибкого бетона, который будет эффективно противостоять деформациям и сможет восстанавливаться при любых воздействиях.

Виды самовосстанавливающихся бетонов

Современные производители предлагают большой выбор бетонных смесей, но самовосстанавливающиеся растворы пока еще находятся в стадии разработки и активно в строительстве не применяются. Существует несколько видов бетонов, созданных в разных точках мира, которые имеют все шансы стать популярными и частоприменимыми в будущем.

Подробнее о бетонных инновациях

Разработки и работы по созданию гибкого бетона, способного к самовосстановлению, ведутся давно. Так, на базе Бингемтонского университета (штат Нью-Йорк) с помощью ученых университета Рутгерса была создана новая смесь – ее назвали самовосстанавливающимся бетоном. Материал еще известен как грибковый бетон и у него есть потенциал исключить проблемы появления на бетонном монолите трещин.

Ученые выявили интересный момент: взяв гриб Trichoderma reesei, вмешали его в традиционную цементную смесь, потом залили конструкцию и искусственно создали трещины. При обнаружении первой трещины грибок (до того спящий) активизировался. По мере того, как в трещины попадали кислород и вода, споры грибов росли и создавали карбонат кальция, заполняющий и скрепляющий трещины.

Пока исследования находятся все еще на первой стадии, остается масса неисследованных вопросов и самый важный из них касается выживаемости грибка Trichoderma reesei в суровых условиях.

Дальнейшие погружения в раствор

Другая группа ученых из Университета Кардиффа (Уэльс) тестировала 3 технологии исцеления бетона: полимерную память формы, использование бактерий и целебных агентов через микрокапсулы, закачку органических/неорганических материалов в структуру материала.

В Британской Колумбии ученые университета «Виктории» (факультета гражданского строительства) объявили про запуск различных экспериментов с волокнами (древесная целлюлоза, зольная пыль). Они могут помочь создать уникальную формулу бетона, способного к самовосстановлению.

В Канаде же создали экологически чистый композит на базе пластично-цементной смеси. Данный строительный материал армирован полимерными волокнами и в ходе испытаний выяснилось, что такой раствор способен выдерживать толчки землетрясения мощностью до 9 баллов по шкале Рихтера.

От современных исследований к древнему Риму

Идея бетона и самого цемента римлянами была не придумана, а заимствована у древних греков. Так, есть пример хорошо сохранившегося водопроводного резервуара в греческом городе Мегара – его конструкции были обмазаны чем-то похожим на цемент. И если изучить этот цемент, можно отыскать особый компонент, который придает крепость и прочность древнеримским зданиям.

Состав греческого цемента включал вулканический пепел – сегодня он называется «пуццолан». Тогда его добывали у холмов города Путеолы (сегодня Поццуоли) возле Везувия, от чего и произошло название вещества. Бетон с вулканическим пеплом в Древнем Риме начали применять со 2 в. до н.э. В смеси вводили пуццолан, известь, пемзу, вулканический туф, камни, песок.

Материал свой древние римляне называли греческим словом «emplekton» или латинским «rudus», вяжущее – «оpus caementum». Французский термин «бетон» появился лишь в 18 столетии.

Инновация профессора Ричарда Римана

Профессор Ричард Риман умудрился создать легкий и экологически чистый бетон, которому присущи свойства гидротермального жидкофазного уплотнения. Профессор утверждает, что он смог понизить углеродный след цемента/бетона до 70%, а в итоге даже не исключено поглощение углекислого газа. Но эта технология, как и все современные разработки, требует тщательного изучения, доработки, получения достоверных результатов проверок и т.д.

Секреты древнеримских технологий

Американские ученые несколько лет тому исследовали древнеримский оpus caementum, сравнивали с составом современного материала и отыскали причину крепости и прочности. В пуццолане содержится большой объем силиката алюминия (в современном бетоне его нет), который при замешивании с морской водой дает горячую химическую реакцию, в ходе которой в структуре раствора появляется минерал алюминий-тоберморит, он и отвечает за повышенную прочность.

Особенно актуально изучение этого химического процесса в морских строениях. Так, созданная по римским технологиям гавань Ирода Великого (Кесария, 1 в. до н.э., включает порт и комплекс защитных сооружений) две тысячи лет омывается постоянно морскими волнами, уходя частично под воду. И реакция с образованием Al-тоберморита в монолите постепенно идет годами, сотнями лет (возможно, и сегодня). Бетон портовых сооружений становится более прочным с каждым днем и неизвестно, сколько еще может простоять в будущем.

Римские строители применяли бетон в разных вариантах, они же стандартизировали состав смеси: нормировали технологии, изучили химический состав, соблюдали нормативы. И прочность бетонного монолита в зданиях, что построены сегодня, рассчитана на 100-120 лет максимум, а римские сооружения стоят уже 2000 лет и переживут еще и современные конструкции.

В мире производят миллионы тонн бетона, так как основная масса крупных и мелких сооружений строятся из этого строительного материала. Постоянно растущая потребность в увеличении срока эксплуатационной пригодности сооружений диктует необходимость развивать это направление. Мировая наука поднимает на новый уровень качество стройматериала, используя в его составе природные свойства живых организмов.

Характеристики и назначение нового стройматериала

Самовосстанавливающийся бетон – новая ступень в развитии строительных материалов. Согласно ГОСТ 25192-2012, ГОСТ 7473-2010, ГОСТ Р 57345-2016, ГОСТ Р 57359-2016, в производстве бетона определены: состав, структура, условия твердения и так далее 1. Новый самовосстанавливающийся бетон отличается от классических рецептов добавлением в состав грибков и спор бактерий, способных выжить в щелочных условиях и придать строительному материалу новые свойства. В процессе своей жизнедеятельности бактерии вырабатывают вещества, восстанавливающие поврежденную поверхность бетонной конструкции.

Известный факт, что бетон со временем рассыхается, покрываясь трещинами, в которые проникает вода, а вместе с ней и микроорганизмы, начинающие процесс коррозии. В результате такого разрушения требуется дорогостоящий ремонт бетонного сооружения. Добавленные в состав грибки и споры бактерий могут находиться в состоянии покоя на протяжении десятилетий. Как только конструкция покрывается трещинами, и в них проникает вода, микроорганизмы активизируются и начинают вырабатывать карбонат кальция (известняк), заполняя этим материалом трещины в бетоне. Этот процесс самовосстановления продлевает срок эксплуатации бетонного строения.

Способы получения самовосстанавливающегося бетона с бактериями

Первая строка – контрольный образец; вторая – споры T. reesei; третья – Aspergillus nidulans [8]

Технический университет Делфта, Нидерланды [7]

Микробиолог Хэнк Джонкерс предложил в состав бетона добавлять бактерии рода Bacillus. Бактерии помещены в бетонную смесь в биоразлагаемых капсулах вместе с лактатом кальция. Как только в трещины на поверхности бетона начинает попадать вода, биоразлагаемая капсула растворяется, а бактерии, активизировавшись, начинают вырабатывать известняк, которым заполняются трещины в стройматериале. Лактат кальция используется как питательная среда для бактерий рода Bacillus.

Бингемтонский университет, штат Нью-Йорк и университет Рутгерса [8]

Группа ученых двух университетов добавила в смесь бетона споры грибка Trichoderma reesei [9]. После того, как на поверхности стройматериала начали появляться трещины, вода и воздух спровоцировали грибок активно прорастать, вырабатывая карбонат кальция, которым накрепко замуровались образовавшиеся повреждения.

Иные технологии самовосстановления

Развивая свойства строительных материалов и повышая их экономическую выгоду, в отличие от строительных норм и правил (СНиП 82-02-95, СНиП 82-01-95), регламентирующих расход цемента в производстве бетонных и железобетонных изделий, отечественная и мировая науки пошли дальше утвержденных стандартами правил, применения открытия в биологии и микробиологии [5, 6].

Севастопольский гос. университет

Группа ученых университета разработала технологию нанопорошков с добавлением штаммов бактерий. Добавленный в бетонную смесь ингредиент усиливает бетонный блок при сжатии на 94%. Этот строительный материал предполагается использовать в гидротехническом и берегоукрепительном строительстве.

Университет Мичигана, США [10]

Ученые Инцзы Ян и Виктор Ли, почерпнув идею из природных свойств роста и самовосстановления морских ракушек, добились того, что при длительном контакте самовосстанавливающегося бетона с водой образовавшиеся трещины зарубцовываются, заполняясь карбонатом кальция.

Университет «Виктория», Британская Колумбия

Ученые вывели пластичный цементный композит с применением в составе полимера, что дало бетону возможность выдерживать воздействие колебаний до 12 баллов по шкале Меркалли.

Нитрифицирующие бактерии

Растут бактерии в простых минеральных средах в почве и в водоемах. Специфичные микроорганизмы хорошо развиваются в жидкой среде. Нитрификация – это процесс превращения азотосодержащих соединений в нитриты, а затем в нитраты.

Исследования показывают, что нитрифицирующие бактерии наряду с аммонифицирующими бактериями и грибками участвуют в коррозии бетонных изделий, особенно подземных сооружений, коллекторов и так далее.

Плюсы и минусы самозалечивающегося бетона

Микроскопическая съемка T. ressei с увеличением x1000, показывающая, что споры растут одинаково хорошо как с бетоном, так и без него [8]

Бетон — строительный материал, который в жидком состоянии обладает текучестью воды, что даёт возможность заливать цементный раствор в любые формы и ниши. В затвердевшем же состоянии бетон обладает твердостью камня, что делает его незаменимым в строительстве крупных объектов (мосты, высотные здания, плотины и так далее).

Разрушительно влияют на бетон влага, перепады температур, воздействие химикатов, коррозия, со временем материалу свойственно рассыхаться.
Самовосстанавливающийся бетон отличается более высокой стойкостью к влиянию внешних разрушающих факторов и обладает свойством самовосстановления.

Области применения

Бетон – прочный строительный материал, обладает необходимыми свойствами для строительства как крупных сооружений (мостов, эстакад, плотин на гидроэлектростанциях и т. д.), так и мелких строительных изделий (бордюров, мачт уличного освещения, железобетонных заборов и т. д.).

Новый самовосстанавливающийся материал необходим в местах, где производство мелких ремонтных работ и регулярный осмотр состояния сооружений невозможен:

подземное строительство;
подводное строительство;
высотные здания;
транспортные сооружения мостового типа.

Еще одно преимущество строительных материалов нового поколения – возможность экономии бюджетных средств, так как отсутствует необходимость в постоянном мелком ремонте сооружений. Регулярно выделяемые для этих целей деньги могут быть направлены на строительство новых объектов.

Расширяющийся цемент — это инновационный связующий материал, который отличается особыми свойствами и преимуществами. Его разрабатывали для узкопрофильных строительных работ, поэтому применение в частном строительстве неоправданно.

Классификация по свойствам

Расширяющиеся цементы представляют собой группу стройматериалов, которым свойственны отличительные технические характеристики и качества. Их можно классифицировать по свойствам и используемому исходному сырью, определяющим конечные свойства и поведение смеси:

Глиноземистые разновидности способны увеличиваться в объеме во время гидратации, что позволяет сохранять правильную форму без трещин, деформаций с небольшой усадкой.
Безусадочные материалы по мере затвердевания увеличивают объем, но когда обретают конечные прочностные показатели, не изменяются в размерах.
Напрягающий тип эффективен при возведении конструкций из железобетона.

В составе 3 перечисленных разновидностей присутствует клинкерный портландцемент с различными доменными шлаками, гипсом, прочими добавками.

Для достижения расширяющего эффекта используются следующие присадки:

Соединения алюминия.
Магниевые реагенты.

Увеличение в объеме обусловлено и наличием гипса, который вступает в реакцию с жидкостью. Расширяющийся портландцемент сохраняет прочность и даже становится более плотным. Это придает ему ряд преимуществ над традиционными пористыми бетонами.

Напрягающий тип выполняет роль растяжителя, поскольку он способен удлинять армированные каркасы в процессе гидратации, обеспечивая внутреннее напряжение стали и поднимая несущие способности конструкции.

Преимущества

Цемент саморасширяющийся пользуется спросом за счет следующих эксплуатационных преимуществ:

Повышенные адгезионные свойства и равномерное расширение, способствующие плотному прилеганию раствора к основе и постепенному заполнению пустот и трещин.
Улучшенная устойчивость к отрицательным температурам. За счет минимального водопоглощения вяжущий компонент может выдерживать до 1500 циклов заморозки-разморозки.
Устойчивость к скачкам температуры.
Возможность реализации строительных мероприятий в холодный период.
Неуязвимость к негативному воздействию атмосферных или химических факторов.

Недостатки

Однако кроме плюсов, цемент расширяющий может иметь и негативные качества. К ним относят:

Дороговизну продукции в сравнении с вариантами для бытового и общестроительного применения.
Небольшой срок хранения. Он варьируется от 1 до 3 месяцев в герметичном пакете.
Ограниченный объем производства. Чтобы получить крупную партию, необходимо сделать персональный заказ.
Высокая вероятность покупки низкокачественных аналогов и подделок.
Ряд сложностей при укладке. Поскольку главные свойства расширяющихся растворов проявляются в результате затвердевания под воздействием жидкости, в течение первых нескольких дней бетонные конструкции нужно обрабатывать водой и укрывать полиэтиленом.

Классификация по составу

Цементные составы с саморасширяющими свойствами, продающиеся в Москве, могут отличаться типом исходного сырья и присадок, на основе которых они изготовлены. С учетом этих особенностей существует классификация по составу.

Глиноземный цемент

Глиноземистые цементы являются наиболее востребованными в группе вяжущих материалов с расширяющими свойствами. Их называют алюминатными.

Алюминатные с характерными добавками.
Простые глиноземные..

По специфике состава и эксплуатационным характеристикам они практически идентичны, но некоторые особенности отличаются.

Состав. Алюминатные цементы состоят из клинкера, гипса и высокоосновного гидроалюмината кальция. В составе глиноземистых разновидностей присутствует только высокоглиноземистый шлак (его доля равна 70%) и двуводный гипс.
Показатели расширения. В первые сутки они составляют 0,05% для обеих типов. Через 28 суток алюминатный тип расширяется на 0,02%, а классический — на 0,1%.
Схватывание и твердение. Процесс схватывания алюминатных цементов занимает не больше 10 минут, а полное затвердение происходит за 1 час. Простой глиноземистый состав твердеет 4 часа.

Допускают проведение строительных работ при морозе до -25°C. Это делает их востребованными для зимнего периода.
Соответствуют стандарту морозостойкости F200. Глиноземный цемент широко используется при возведении построек в северных регионах.

Уязвимость к воздействиям температур выше +80°C. В случае перегрева камень теряет прочность и начинает растрескиваться.
Процесс полного уплотнения занимает около 28 суток.

Портландцементы

РЦ-смесь на основе портландцемента содержит в своем составе массу присадок и основополагающих компонентов:

Портландцемент, глиноземистый шлак, двуводный гипс и минеральные добавки. Процесс схватывания и уплотнения занимает столько времени, сколько указано в характеристиках к маркам М400, М500, М600.
ПЦ, негашеная известь и полимерные присадки. Увеличение в объеме обусловлено появлением газовых пузырьков из-за гидратации воды и извести. К минусам вяжущего компонента относят быстрое расширение с небольшой усадкой. Расширяющиеся тампонажные цементы из этой группы предназначаются для заделки пустот и швов, где важно достичь высокой герметизации.
Соединения портландцемента и гипса с минеральными компонентами. Нередко глиноземистый шлак заменяется составом на основе сульфата кальция и алюминия.

Напрягаемые бетонные смеси создаются на базе портландцемента, поскольку эта разновидность отличается высокими прочностными свойствами, может эксплуатироваться в разной среде.

Дополнительные требования

Требования к расширяющим составам на базе ПЦ и глинозема регламентируются нормами ГОСТ 30515-97. Согласно установленным требованиям, материал должен соответствовать качеству и проходить ряд тестов.

Для изготовления смеси используется клинкер с правильным составом и ссылкой на ГОСТ 310.3.
В составе должны присутствовать специальные добавки, определяющие свойства конечной продукции.
При фасовке цемента допускается использование бумажных и полимерных пакетов, герметичных контейнеров.
Состав можно хранить в течение заданного срока.

Применение

Существует широкий спектр задач, для которых может применяться РЦ. К ним относится:

Обустройство чаш ванных, саун и бассейнов, включая уличные конструкции. Для такой работы задействуются водонепроницаемые составы, которые лишены проблемы усадки, поскольку даже передовые гидроизоляционные слои не могут гарантировать защиту от растрескивания днища.
Производство штукатурок для уличной отделки, где важно достичь максимальной прочности герметизации.
Проведение ремонта фасадов и внутренней части постройки, заделывание трещин и стыков.
Ремонтная склейка железобетонных конструкций.
Добыча больших глыб скальных пород при «тихом взрыве». Метод предусматривает проделывание щели, куда помещается цементный раствор. По истечении заданного времени он расширяется в объеме и выталкивает наружу глыбы породы. За счет доступности и экологичности способ пользуется большой популярностью.

Ремонт бетона

Использование РЦ для ремонта бетонных конструкций выполняется по тем же принципам, что и в случае с простым цементным раствором. Однако есть некоторые особенности и правила, которых нужно придерживаться:

Обрабатываемая поверхность предварительно очищается от любых загрязнений и аморфного налета.
Перед использованием раствора основа и армированные элементы поливаются водой.
Чтобы создать качественный раствор, расширяющую смесь нужно соединить с песком в пропорции 1:2, залить водой и тщательно перемешать.
Для нанесения раствора допускается использовать пневмонабрызгиватель и специальные строительные шприцы.
Изделие покрывается полиэтиленом и поддерживается во влажном состоянии еще неделю.
Нельзя соединять цемент с расширяющими свойствами с классическими разновидностями смеси.

Для заделки трещин

С помощью расширяющего состава можно заделать трещины или места щелей. Чтобы провести такую работу, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

Состав для заделывания тонких трещин шириной 0,2-0,3 мм создается по следующим пропорциям: 1 часть РЦ соединяется с 1 частью песка, заполнителя и воды.
Для заделки повреждений шириной 0,5-3 мм используется такой рецепт: 1 часть цементной смеси размешивается с 2 частями песка крупностью 1,0 и водой.

Компании-производители

На рынке цементных составов продается продукция от некоторых отечественных брендов, выпускаемых Пашийским металлургическим цементным заводом и MasterEmaco.

Составы первой компании продаются в 2 типах: глиноземистый цемент и напрягающий. Вторая торговая марка разрабатывает пластифицированные материалы. Мешок весом 25 кг такой продукции обойдется в 1,6 тыс. руб.

Быстротвердеющий цемент – это бетонный раствор, в котором благодаря составу и особенностям производства происходит ускоренная гидратация, что значительно сокращает срок набора прочности и полного цикла затвердевания смеси. Такой цемент используют в строительстве высотных сооружений, монолитов, железобетонных конструкций, в ситуациях, когда нельзя или нецелесообразно ждать 28 суток набора прочности бетона.

Быстросохнущий цемент обладает главным преимуществом – сокращение сроков затвердевания, что существенно сокращает время выполнения работ, позволяет избежать простоя и продолжать строительство. Несмотря на данное достоинство, такой цемент вряд ли когда-либо вытеснит с рынка обычные смеси, так как производится на дорогом оборудовании (что соответственно сказывается на цене материала), из высококачественного сырья (этот фактор также повышает стоимость), предполагает определенные требования к технологии заливки.

Быстрозастывающий цемент маркируется индексом Б на упаковке, выпускается в двух вариантах – М400 и М500, может предполагать добавление минеральных компонентов, обладать сульфатостойкостью, водонепроницаемостью и другими важными свойствами.

Быстротвердеющий портландцемент предполагает преобладание алитовой фазы в минералогическом составе с ограниченным количеством С3А (максимум 8%). Интенсивное застывание даже в начальном этапе гарантирует уже по прошествии 2 суток набор прочности в диапазоне 15-25 МПа (почти половина показателя по марке).

Область применения

Обычно быстросхватывающийся цемент применяют в производстве железобетонных изделий там, где нельзя поддавать конструкцию пропариванию в камере. К примеру, это может быть изготовление фундаментных блоков.

Важны свойства раствора и в процессе кладочных работ при быстром строительстве – в таком случае удается избежать простоев и существенно сэкономить на времени использования спецтехники, оплате труда работников, уменьшении сроков реализации проекта.

Также актуально использование раствора быстрого твердения при производстве брусчатки, реже бетонных бордюров, плит для перекрытия и других конструкций. Основное назначение быстросхватывающегося цемента – ускорить процесс выполнения работ без потери характеристик прочности, стойкости к разным воздействиям.

Изготовление быстротвердеющего бетона

Процесс производства цемента с ускоренным твердением предполагает более тонкий помол ингредиентов. Чем более мелкие гранулы, тем большей получается площадь взаимодействия их с реагентом, что ускоряет гидратацию. Так, удельная поверхность быстросохнущего цемента находится в диапазоне 3500-4000 см2/г, у обычного – 2800-3000 см2/г вещества. Есть и особо быстротвердеющие цементы, где активная площадь достигает 7000-9000 см2/г.

При застывании в природных условиях быстрозастывающая цементная смесь через 3-4 часа после заливки уже позволяет демонтировать опалубку (бетон демонстрирует прочность 100 кг/см2), а на следующий день бетон набирает две трети прочности.

Тонкий помол БТЦ предполагает более быстрый износ оборудования, большее время производства цемента, что сказывается на стоимости материала. Некоторые производители для придания нужных свойств цементу практикуют ввод в состав минеральных добавок (кремнезем оксида кальция, к примеру), но такой вариант не дает той скорости застывания, что созданный на базе цемента тонкого помола бетон.

Виды быстросохнущего цемента и маркировка

Всего существует два вида цемента с высокой скоростью схватывания и твердения – особобыстротвердеющий и сверхбыстротвердеющий. Они отличаются определенным особенностями в составе и свойствах.

Особобыстротвердеющий – здесь почти нет минеральных добавок, клинкер мелется до показателя в 4000 см2/г, включает около 8% целита и 68% алита. Плотность бетона через сутки равна 30 МПа, через трое суток – 45 МПа.
Сверхбыстротвердеющий цемент – его состав строго стандартизирован, включает галогеносодержащие вещества, приводящие к увеличению алюминатов. Нормативная тонкость помола составляет примерно 8000-9000 см2/г. Через 2-4 часа после заливки бетонных изделий можно демонтировать опалубку (бетон набирает прочность в пределах 10 МПа), через сутки бетон набирает до 70% нормативной прочности.

Быстросохнущий цемент обозначается буквой Б, которая стоит рядом с указанием марки. Содержание минеральных и иных добавок отображается в процентах и указывается рядом с буквой Д.

ПЦ – портландцемент (может также быть ШПЦ – шлакопортландцемент)
400 – показатель марки, который говорит, что образец при тестах продемонстрировал стойкость к нагрузке до 400 кг/см2
Д30 – в составе есть минеральные добавки в количестве 30% от общего веса (если Д0 – наполнителей нет)
Б – быстросохнущий

Также могут быть указаны индексы: ВРЦ – водонепроницаемость, СС – сульфатостойкость, Н – нормальнотвердеющий цемент.

Также стоит помнить, что в 2004 году ввели новые обозначения международного образца, но маркировочные данные остались теми же – БТЦ Москва и область реализует со старым типом маркировки, к примеру. Тем не менее, если на упаковке указано ЦЕМ (CEM) I (II) 32.5 Б (Н), это значит: I – добавок нет, II – добавки есть, 32.5 – класс прочности, Б – быстротвердеющий бетон, Н – нормальнотвердеющий.

Сколько сохнет цемент

Процесс высыхания бетона и полного набора прочности включает две основные стадии. Сначала проходит процесс схватывания быстросохнущего цемента – в минимальные сроки, занимает около 2-3 часов. При температуре +20 градусов хватает часа для схватывания, при 0 – около 20 часов. Начинается процесс в быстросохнущих растворах и бетонах уже через 7-10 минут после заливки.

Если процесс происходит в специальных камерах для пропаривания, бетон схватывается за 20 минут. Потом происходит твердение бетона – тут все зависит от типа выбранного цемента и нормативных показателей. Обыкновенный раствор затвердевает и набирает прочность в течение 28 суток, быстросохнущий – в течение двух-трех.

Быстротвердеющий цемент – востребованный материал, который может быть незаменим в ситуации необходимости ускорить строительство и выполнить заливку определенных конструкций. При выборе такого типа цемента необходимо тщательно ознакомиться с правилами работы с ним.

В ходе эксперимента, обычную бетонную смесь сделали на основе водного концентрата, который содержал в себе бактерии Bacillus cohnii. Их ученые вырастили в лабораторных условиях, используя агаровую подложку и питательную среду, заставив бактерии выживать в условиях пор цементного камня и выделять нужный химический состав для «ремонта» бетона.

После застывания, бетон испытали на сжатие прессом, и когда в нем появились трещины, бактерии активизировались. Микроорганизмы получили доступ к кислороду и влаге и в течение 28 дней ликвидировали трещины размером от 0,2 до 0,6 мм. Выделяя карбонат кальция, который кристаллизировался под воздействием воды, бактерии восстановили прочность бетона. Интересно, что в восстановленном бетоне бактерии снова «уснули». Результат восстановления трещин оценивался с помощью микроскопа.

Инженер Роман Федюк рассказал об эксперименте:

— Бетон остается конструкционным материалом номер один в мировом строительстве, поскольку он дешёвый, прочный и универсальный. Однако любой бетон со временем может давать трещины в результате различных внешних факторов, в том числе из-за влаги и многократно повторяющихся циклов замораживания/размораживания, которых на Дальнем Востоке, к примеру, более ста за год. Когда бетон дал трещину – это практически необратимый процесс, который может поставить под угрозу всю конструкцию. То, что мы сделали в рамках нашего эксперимента, соответствует международным трендам в строительстве, где существует запрос на подобные «живые» материалы, которые имеют способность к самодиагностике и самовосстановлению. Благодаря им можно избежать или сократить технически сложные и дорогостоящие ремонтные процедуры.

Споры этих бактерий могут жить в бетоне до двухсот лет. Это дает ученым основания предположить, что благодаря Bacillus cohnii можно продлить на этот срок службу сооружений. То есть в 4 раза больше, чем сейчас.

Читайте также: