+7 (345)256-83-55
Инженерные изыскания
Проектная документация
Услуги инжиниринга
Инженерия будущего: технологии самовосстанавливающихся строительных материалов
Авторский материал
Ученые предложили инновационные решения в области восстановления строительных конструкций. Речь идет о материалах, способных «самостоятельно» заделывать трещины без участия человека. В статье рассмотрены два подхода, основанных как на химических, так и на биологических процессах.
Затирка — это смесь, обычно используемая для заполнения швов между плитками в бытовых проектах. В ее состав, как правило, входят вода, цемент и песок. Однако у этого материала есть и более сложные применения: в мостах и других массивных сооружениях затирку используют как заполнитель в системах последующего натяжения арматуры. Там она заполняет каналы, по которым проходят стальные тросы, придающие гибкость конструкции, чего не может обеспечить только бетон.
Эта технология требует не только точного проектирования и исполнения, но и использования специально разработанных материалов, а также регулярного обслуживания для предотвращения разрушений.
Именно в таких масштабных проектах особенно актуальна разработка «умных» материалов, способных к самовосстановлению при возникновении трещин. Это стало возможным благодаря включению в состав затирки кристаллических добавок, которые, взаимодействуя с водой, образуют кристаллы и запечатывают трещины.
Подобные добавки уже применялись в бетонах и растворах. Сейчас команда из Университета Кордовы в рамках проекта SMARTINCS исследует возможность использования кристаллических добавок в цементных затирках для систем последующего натяжения.
Однако интеграция этих добавок в смесь требует тонкой настройки. Как и в рецепте, важны не только ингредиенты, но и их пропорции, а также проверка свойств материала как в свежем, так и в затвердевшем состоянии.
Исследователь Сюэлен да Роша вместе с коллегами разработала состав затирки с самозалечивающимися свойствами. Разработка была опубликована в журнале Materials and Structures. Они учли, как добавки влияют на текучесть и водоотделение, и подобрали оптимальный состав. Проведенные испытания показали, что новый состав может эффективно восстанавливать трещины в сооружениях, подверженных контакту с водой — например, в плотинах и мостах. Следующим этапом станет исследование устойчивости этого материала к коррозии — ещё одной частой причине разрушения инфраструктуры.
Эта технология требует не только точного проектирования и исполнения, но и использования специально разработанных материалов, а также регулярного обслуживания для предотвращения разрушений.
Именно в таких масштабных проектах особенно актуальна разработка «умных» материалов, способных к самовосстановлению при возникновении трещин. Это стало возможным благодаря включению в состав затирки кристаллических добавок, которые, взаимодействуя с водой, образуют кристаллы и запечатывают трещины.
Подобные добавки уже применялись в бетонах и растворах. Сейчас команда из Университета Кордовы в рамках проекта SMARTINCS исследует возможность использования кристаллических добавок в цементных затирках для систем последующего натяжения.
Однако интеграция этих добавок в смесь требует тонкой настройки. Как и в рецепте, важны не только ингредиенты, но и их пропорции, а также проверка свойств материала как в свежем, так и в затвердевшем состоянии.
Исследователь Сюэлен да Роша вместе с коллегами разработала состав затирки с самозалечивающимися свойствами. Разработка была опубликована в журнале Materials and Structures. Они учли, как добавки влияют на текучесть и водоотделение, и подобрали оптимальный состав. Проведенные испытания показали, что новый состав может эффективно восстанавливать трещины в сооружениях, подверженных контакту с водой — например, в плотинах и мостах. Следующим этапом станет исследование устойчивости этого материала к коррозии — ещё одной частой причине разрушения инфраструктуры.
Самовосстанавливающийся цементный раствор для массивных конструкций
Внешний вид разработанной затирки. Источник: Materials and Structures (2025). DOI: 10.1617/s11527-025-02598-w
Представьте себе бетон, который сам «залечивает» трещины так же, как кожа заживает после пореза. Именно такую технологию разрабатывает доктор Конгруй Грейс Джин из Университета Техаса. Работа опубликована в журнале Materials Today Communications.
Бетон — самый распространенный строительный материал в мире, но он подвержен растрескиванию. Даже мельчайшие трещины могут привести к проникновению воды и воздуха, вызвать коррозию арматуры и со временем привести к катастрофическим разрушениям, как это случалось при обрушениях зданий и мостов.
Поиск трещин требует огромных затрат: только в США ежегодно тратятся десятки миллиардов долларов на ремонт бетонной инфраструктуры. Особенно сложно обследовать мосты и шоссе, находящиеся в постоянной эксплуатации.
Хотя ученые уже более 30 лет исследуют биотехнологии для самовосстанавливающегося бетона, большинство решений требуют внешней подачи питательных веществ, чтобы микроорганизмы могли производить ремонтные соединения. Это делает технологию сложной и трудоемкой.
Решение Джин — использовать синтетическую систему, вдохновленную природными лишайниками. Лишайник — это симбиоз грибов и водорослей (или цианобактерий), позволяющий этим организмам выживать в самых суровых условиях. Исследователи воссоздали подобную систему, объединив цианобактерии (превращающие солнечный свет и воздух в питательные вещества) и нитчатые грибы, которые производят минералы, запечатывающие трещины.
Эта микросистема способна существовать автономно, без внешнего вмешательства, используя лишь свет, воздух и воду. Лабораторные тесты показали, что она работает даже в условиях бетона.
Кроме технической части, Джин также изучает общественное восприятие технологии — вместе с социологами из Техасского университета она анализирует этические, экологические и правовые аспекты использования живых организмов в строительстве.
Самозалечивающийся бетон может существенно продлить срок службы инфраструктуры, сократить расходы на обслуживание и повысить безопасность. Кроме того, такие технологии могут быть применимы в устойчивом строительстве, включая объекты в условиях космоса.
Бетон — самый распространенный строительный материал в мире, но он подвержен растрескиванию. Даже мельчайшие трещины могут привести к проникновению воды и воздуха, вызвать коррозию арматуры и со временем привести к катастрофическим разрушениям, как это случалось при обрушениях зданий и мостов.
Поиск трещин требует огромных затрат: только в США ежегодно тратятся десятки миллиардов долларов на ремонт бетонной инфраструктуры. Особенно сложно обследовать мосты и шоссе, находящиеся в постоянной эксплуатации.
Хотя ученые уже более 30 лет исследуют биотехнологии для самовосстанавливающегося бетона, большинство решений требуют внешней подачи питательных веществ, чтобы микроорганизмы могли производить ремонтные соединения. Это делает технологию сложной и трудоемкой.
Решение Джин — использовать синтетическую систему, вдохновленную природными лишайниками. Лишайник — это симбиоз грибов и водорослей (или цианобактерий), позволяющий этим организмам выживать в самых суровых условиях. Исследователи воссоздали подобную систему, объединив цианобактерии (превращающие солнечный свет и воздух в питательные вещества) и нитчатые грибы, которые производят минералы, запечатывающие трещины.
Эта микросистема способна существовать автономно, без внешнего вмешательства, используя лишь свет, воздух и воду. Лабораторные тесты показали, что она работает даже в условиях бетона.
Кроме технической части, Джин также изучает общественное восприятие технологии — вместе с социологами из Техасского университета она анализирует этические, экологические и правовые аспекты использования живых организмов в строительстве.
Самозалечивающийся бетон может существенно продлить срок службы инфраструктуры, сократить расходы на обслуживание и повысить безопасность. Кроме того, такие технологии могут быть применимы в устойчивом строительстве, включая объекты в условиях космоса.
Синтетическая система лишайника — новое решение для самовосстанавливающегося бетона
Графическая аннотация. Кредит: Materials Today Communications (2025). DOI: 10.1016/j.mtcomm.2025.112093
Получите развернутую консультацию и коммерческое предложение уже сегодня
Остались вопросы?
Я ознакомлен(а) с политикой обработки персональных данных, размещенной на сайте, и даю согласие на обработку персональных данных.
ООО "ПРОМЫШЛЕННЫЙ
КОНСАЛТИНГ"
КОНСАЛТИНГ"
info@pk-tmn.ru
+7 (345) 256-83-55
625023, Тюменская обл.,
г. Тюмень, ул. Одесская, д.9
г. Тюмень, ул. Одесская, д.9
