Samohojivý beton v železobetonových konstrukcích | Článek v časopise Mladý vědec
Yaklashkin, V. N. Samoopravitelný beton v železobetonových konstrukcích / V. N. Yaklashkin, R. R. Khasanshina, A. F. Pyrkin, E. V. Lyukshenkova. — Text: přímý // Mladý vědec. — 2023. — Č. 28 (475). — S. 29-32. — URL: https://moluch.ru/archive/475/104888/ (datum přístupu: 12.02.2025).
Článek zkoumá aplikaci jedné ze slibných biogeotechnologií – mikrobiálně indukované precipitace kalcitu (MICP). Tato technologie je jedním z nejúčinnějších způsobů, jak vytvořit samoopravný beton. Budou vybrány bakterie k odstranění trhlin, které se vytvořily v betonu, bude analyzována podstata jejich práce, klady a zápory, nákladová efektivita, relevance na trhu a jejich další vývoj.
Klíčová slova: beton, železobeton, bakterie a MICP.
Článek uvažuje o aplikaci jedné ze slibných biogeotechnologií – mikrobiálně indukované precipitaci kalcitu (MICP). Tato technologie je jedním z nejúčinnějších způsobů, jak vytvořit samoopravný beton. Budou vybrány bakterie k odstranění trhlin v betonu, podstata jejich práce, klady a zápory, nákladová efektivita, relevance na trhu a bude analyzován jejich další vývoj.
Klíčová slova: beton, železobeton, bakterie a MICP.
Beton se jako stavební materiál začal používat před více než čtyřmi tisíci lety. Díky svým vlastnostem zůstává tento materiál stále nejběžnějším stavebním materiálem. S pomocí tohoto materiálu je možné postavit různé stavby, budovy a stavby v poměrně krátkém čase.
Není však tajemstvím, že nejčastější závadou na betonových plochách jsou praskliny v železobetonových konstrukcích. Důvodem jejich vzniku může být: důsledek různého silového zatížení, smršťování a teplotního namáhání betonu apod. Praskání betonu negativně ovlivňuje únosnost konstrukce. Těmito trhlinami prosakuje vlhkost, která následně nasytí materiál a proniká až ke kovové výztuži. Vlivem vlhkosti uvnitř betonové konstrukce začíná korodovat a snižují se jeho pevnostní charakteristiky.
Když se objeví trhliny, je nutné přijmout okamžitá opatření k jejich odstranění, protože snižují pevnostní charakteristiky budovy, zhoršují její vzhled a snižují její životnost. Ale bohužel metody pro odstranění trhlin, které jsou nyní široce používány, nejsou příliš účinné. Vyžadují čas, práci a materiálové náklady. Právě tyto trhliny se také ne vždy podaří včas odhalit. Nebo se nacházejí na těžko dostupných místech.
Na základě toho lze jednoznačně usoudit, že beton je potřeba zlepšit, aby se zvýšila jeho životnost a minimalizovaly se opravy v budoucnu.
Nizozemští vědci (vedení Henkem Jonkersem, mikrobiologem z Delft University) a britští vědci z University of Bath hledali řešení tohoto problému. Jejich výzkum je založen na jedné ze slibných biogeotechnologií – mikrobiálně indukované precipitaci kalcitu ( mikrobiálně indukované srážení vápníku — MICP). Tato technologie je jedním z nejúčinnějších způsobů, jak vytvořit samoopravný beton. Zahrnuje zavádění bakterií do směsi, které v důsledku své životně důležité činnosti přispívají k „hojení“ trhlin.
Ze všech bakterií schopných MICP byly vybrány bakterie rodu Bacillus subtilis. Pouze tyto alkalickofilní bakterie se dokázaly přizpůsobit vysoce alkalickému prostředí betonu. Vybrané bakterie vykazovaly nejlepší výsledky: když jsou v betonu, mohou zůstat v jakémsi „klidovém“ stavu po dobu dvou set let a aktivují se, až když se do nich dostane kyslík nebo voda.
Jeden ze způsobů výroby samoopravného betonu na bázi bakterií:
- Laktát vápenatý spolu s bakteriemi je umístěn v kapslích z biologicky odbouratelného plastu o průměru 2–4 mm.
- Tyto kapsle se zavádějí do betonové směsi pomocí chemicky aktivních přísad.
- Za standardních provozních podmínek kapsle neztrácejí svou integritu a bakterie existují v suspendované animaci. Při vzniku mikrotrhlin se naruší struktura kapslí, do bakterií se dostane vlhkost, která je vyvede ze zavěšené animace a aktivuje je.
- Dále dochází k rychlému nárůstu velikosti populace s konzumací laktátu vápenatého. Produktem vitální činnosti bakterií je vápenec, který zase vyplňuje mikrotrhlinku.
Při srovnání samoopravitelného betonu s běžným betonem bude mít ten první výhodu v odolnosti proti trhlinám, je také elastičtější a o 40–50 % lehčí.
Porovnání vlastností samoopravného betonu a obyčejný beton
Vlastnosti
Samoopravný beton
Obyčejný beton