Конструкции из самовосстанавливающегося бетона обладают внутренним механизмом заживления, который активируется при появлении трещины, что делает ручное восстановление трещин полностью устаревшим. Чтобы добиться такого автоматического закрытия трещин, европейские партнеры по проекту HEALCON исследуют возможности использования предшественников полимеров на основе полиуретана, суперабсорбирующих полимеров и бактерий. Первый этап этого проекта уже дал очень многообещающие результаты в лабораторном масштабе.
Прекурсоры ПУДля эффективного заживления трещин в бетоне использование инкапсулированных прекурсоров на основе полиуретана уже показало большой потенциал. Пока что результаты показали хорошее восстановление механических свойств и водонепроницаемости.
В проверочных испытаниях в качестве герметизирующего материала использовались стеклянные трубки. Однако для масштабирования этой технологии и обеспечения ее совместимости с обычными методами производства и размещения бетона более подходящими будут полимерные сферические микрокапсулы.
Поэтому исследования по оптимизации техники инкапсуляции продолжаются. Более того, прекурсоры на основе полиуретана адаптированы для повышения устойчивости заживляющих агентов к циклической нагрузке, так что также можно рассматривать заживление динамических трещин.
Сверхабсорбирующие полимерыСупервпитывающие полимеры могут поглощать большое количество воды. Таким образом, они могут помочь заделать трещины и стимулировать заживление трещин, если они включены в самовосстанавливающийся бетон. В частности, в рамках проекта HEALCON были разработаны новые синтетические суперабсорбирующие полимеры с улучшенным набуханием и чувствительностью к pH, так как они будут еще более эффективно закрывать трещины.
Более того, проект HEALCON направлен на изучение и других возможностей, чтобы предотвратить образование макропор из-за поглощения воды суперабсорбирующими полимерами во время смешивания бетона.Бактерии как лечебное средствоТакже бактерии можно использовать как лечебное средство.
Эти микрокапсулированные бактерии, осаждающие CaCO3, попадают в бетон в неактивном состоянии. Когда появляется трещина и вода проникает в бетон, эти «спящие» бактерии становятся активными и начинают заполнять трещину CaCO3, когда в ней есть питательные вещества. Хотя хорошие результаты были получены с чистыми культурами, повышенная стоимость и трудности, связанные с аксеническим производством, вынудили партнеров HEALCON использовать смешанные культуры.
Дальнейшие тесты, проведенные на образцах строительного раствора, должны будут определить реальную производительность смешанного бактериального сообщества.Помимо уреолитических, исследуются также не уреолитические устойчивые к щелочам споры Bacillus. Эти споры были успешно включены в частицы керамзита (например, частицы лиапора), которые служат резервуарами заживляющего агента для защиты и иммобилизации биогенного заживляющего агента. Процедура пропитки этими частицами была оптимизирована для увеличения срока хранения загруженных частиц глины перед использованием в бетоне.
МоделированиеПолезно сначала смоделировать механизмы разрушения и самовосстановления бетона, чтобы уточнить лабораторные испытания, прежде чем в конечном итоге довести эти механизмы до промышленного уровня. На первом этапе проекта HEALCON моделируется механизм самовосстановления на биологической основе.
Частицы лиапора моделируются в виде сфер, а также учитываются химические реакции, происходящие во время заживления (то есть превращение заживляющего агента в CaCO3).
Результаты показывают, что «степень заживления» (то есть отношение объема образовавшегося CaCO3 в трещине к объему трещины) сильно зависит от ширины трещины, в то время как она почти не зависит от ее глубины. «Конечная степень заживления» (т.е. когда все количество заживляющего агента прореагировало с образованием CaCO3) может достигать 50% или даже 75%, в зависимости от ширины трещины и объемной доли частиц лиапора.Эта модель будет уточнена для учета влияния физических свойств цементного теста, частиц лиапора и других факторов, а также будет включать более реалистичные трещины.Участие конечного пользователяПрежде чем самовосстанавливающийся бетон может быть выпущен на рынок, заинтересованные стороны должны подтвердить эффективность процесса заживления.
Существуют очевидные преимущества использования методов неразрушающего контроля перед разрушающими для подтверждения эффективности. Неразрушающие методы позволяют оценить такие характерные параметры, как прочность и модуль Юнга, но они также позволяют обнаруживать видимые и невидимые дефекты в элементах конструкции. В рамках проекта HEALCON несколько методов неразрушающего контроля (например, анализ акустической эмиссии и метод времяпролетной дифракции) были испытаны в лабораторных условиях.
Для измерения динамического модуля упругости в различных состояниях (до / после растрескивания и после заживления) были применены измерения резонансной частоты и модальный анализ. Позже эти методы будут применены к элементам конструкции (например, большим балкам) и, наконец, к конструкциям на месте, таким как мосты или плиты.
Продолжительность: 48 месяцевДата начала: январь 2013 г.Бюджет проекта: 5 391 158,80 €Ссылка на проект: 309451
Финансирование проекта: 3 997 429,00 €Тип контракта: совместный проектКонсорциумКоординатор: Гентский университет (Бельгия)Партнеры:
Avecom N.V. (Бельгия)Technische Universiteit Delft (Нидерланды)Acciona Infraestructuras S.A. (Испания)Technische Universitaet Muenchen (Германия)
Technologie-Transfer-Initiative GmbH (Германия)Технолог Tutkimuskeskus VTT (Финляндия)
Cowi A / S (Дания)Teknologisk Institut DTI (Дания)
INNCEINNMAT, S.L. (Испания)Fescon OY (Финляндия)Деван Микрополис (Португалия)