​Beton bez pęknięć? Bakterie jako ekologiczna alternatywa w naprawach

Beton, jeden z najczęściej wykorzystywanych materiałów budowlanych, zachwyca swoją wytrzymałością, ale ma też istotną wadę – jest podatny na pęknięcia. Przyczyny tego zjawiska są różne: samoistny skurcz betonu, zmiany temperatury, obciążenia czy nawet drgania spowodowane bliskością torów kolejowych. Naprawa takich uszkodzeń tradycyjnie wiąże się z zastosowaniem środków chemicznych, które zazwyczaj nie są przyjazne dla środowiska. Dlatego naukowcy poszukują bardziej ekologicznych rozwiązań.

Polecamy komentarz dr inż. Martyny Janek z Katedry Inżynierii Materiałów Budowlanych i Geoinżynierii na Wydziale Budownictwa i Architektury Politechniki Lubelskiej.

Naprawa betonu z wykorzystaniem bakterii

Na Politechnice Lubelskiej od czterech lat prowadzone są badania, w których testowane są bakterie jako środek naprawczy dla kompozytów cementowych.

– Pomysł polega na tym, żeby wykorzystać szczepy bakterii naturalnie występujące w środowisku, np. w glebie, których produkcja nie szkodzi środowisku. Ale również te bardziej wyselekcjonowane, na przykład pochodzące z Antarktydy – wyjaśnia dr inż. Martyna Janek z Wydziału Budownictwa i Architektury Politechniki Lubelskiej.

Bakterie te, w obecności odpowiednich składników odżywczych, są zdolne do wytrącania węglanu wapnia – prostego i powszechnie dostępnego związku chemicznego, który występuje też naturalnie w strukturze matrycy cementowej.

Proces naprawy może przebiegać na kilka sposobów. Bakterie mogą być aplikowane powierzchniowo, na przykład przez natryskiwanie ściany lub aplikację past naprawczych lub dodawane do mieszanki betonowej już na etapie jej produkcji w postaci kapsułek.

Nie tylko bakterie odgrywają kluczową rolę w tym procesie. Istotne są również składniki odżywcze, takie jak azotany, mrówczany czy octany wapnia i magnezu.

Martyna Janek, przez kolejne trzy lata, będzie testować różne kombinacje tych związków, zarówno z bakteriami, jak i bez nich, aby określić, które z nich zapewniają najlepsze rezultaty.

– Aspekt biologiczny jest już dobrze znany naukowcom, ale nadal istnieje luka w wiedzy na temat interakcji biologicznej natury procesu ze środowiskiem matrycy kompozytów cementowych. Szczegółowe rozpoznanie przebiegu procesów naprawczych jest gwarantem opracowania najbardziej efektywnych metod naprawy dla różnych szczepów bakterii oraz składników odżywczych. Chcę zbadać wszystkie możliwe kombinacje – podkreśla badaczka.

Metoda ta może być szczególnie przydatna przy naprawach obiektów zabytkowych, gdzie istotny jest efekt wizualny oraz przy naprawach konstrukcji betonowych, dla których tradycyjne metody naprawy są nieopłacalne w aspekcie ekonomicznym oraz ekologicznym.

Ostatecznym celem projektu jest wdrożenie technologii na rynek. Jeśli się to uda, możemy spodziewać się rewolucji w budownictwie – ekologicznych i trwałych rozwiązań, które zminimalizują potrzebę stosowania szkodliwych chemikaliów, a jednocześnie wydłużą żywotność konstrukcji betonowych.

Badania finansowane są przez Narodowe Centrum Nauki w ramach konkursu PRELUDIUM 23.