К исследователям Архитектурно-строительного института Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ, г. Челябинск) обратились партнеры из Центра компетенции городской среды г. Боровска (Калужская область) за помощью в восстановлении скульптуры матери, защищающей детей. Эксклюзивность проекта заключена в том, что впервые в России для такой задачи была реализована уникальная отечественная разработка челябинских ученых – самовосстанавливающегося за счет введения в состав специальных бактерий бетона.
С рабочим визитом Боровск посетили заведующий кафедрой строительных материалов и изделий ЮУрГУ Александр Орлов и директор НИИ перспективных материалов и технологии ЮУрГУ Денис Винник, а также студент ЮУрГУ Кирилл Горбачевских, научная работа которого посвящена этой теме. Приглашающей стороной выступила инициативная команда из Центра компетенций городской среды города Боровска под руководством Евы Дановской и основного исполнителя ремонтных работ Кирилла Феоктистова с партнером Михаилом Николаевым.
В состав инновационного бетона челябинские ученые ввели специальные бактерии – сенную палочку, которая питается специально размещенной для нее в бетонной системе органической пищей – лактатом кальция, выделяя впоследствии органический строительный материал для устранения трещин – восстановления сплошности как на поверхности, так и в объеме. Сформированный бактериями материал заполняет возникающие очаги разрушений и блокирует поступление внутрь воды и воздуха – триггеров новых трещин и пор. Исследование проводится под руководством профессора ЮУрГУ Тамары Черных.
«Из-за особенностей конструкции ранее данную скульптуру ремонтировали каждые два года, – уточнил заведующий кафедрой строительных материалов и изделий ЮУрГУ Александр Орлов. – Растрескивание бетона всегда начинается с образования в нем микротрещин, которые неразличимы невооруженным глазом. Мы рассчитываем, что наше решение позволит обеспечить постоянное «самозалечивание» микротрещин в момент, когда они только начинают появляться. При таком подходе, можно рассчитывать на значительное увеличение межреставрационных сроков – работать на микроуровне будут бактерии».
Исследователи ВУЗа также обнаружили, что благодаря продуцируемому бактерией неорганическому минералу плотность бетонной смеси будет повышена, а, значит, он будет прочнее и устойчивее к растрескиванию.
Преимущество предложенного разработчиками способа заключено в том, что оно обеспечивает регенерацию строительного материала в пять раз быстрее, чем при использовании традиционных решений. Если без бактерий бетон заращивает свои трещины спустя 50 циклов естественного намокания и высушивания, то при добавлении в его состав бактериального бульона полное самовосстановление бетона происходит уже через 10 циклов.
.jpg)
«Промежуточные результаты работы самовосстанавливающегося бетона можно оценить уже сейчас, – подчеркнул директор НИИ перспективных материалов и технологии ресурсосбережения ЮУрГУ Денис Винник. – Коллеги раз в неделю присылают нам фотоотчет о состоянии статуи; в частности – заполненных нашим бетоном швов. Кроме того, специалисты проводят измерение динамики плотности отреставрированных участков при помощи ультразвука. Нарастание этого показателя свидетельствует о том, что бактерии успешно функционируют и обеспечивают решение задачи самозалечивания внутри бетона. После первой недели твердения цементного раствора микротрещины, появление которых типично при использовании бетона традиционного состава, не возникли, что уже можно считать успехом».
Центр компетенции городской среды и ученые Южно-Уральского государственного университета разработали концепцию взаимодействия в весьма важной области – в работе над культурными наследием в соседнем городе Малоярославец.
Разработка челябинских ученых оправдает себя также при строительстве бетонных дорог и ремонте наружных поверхностей: при ремонте или реставрации старых зданий, мемориалов и других объектов.