Ilgaamžiškumas, iš dalies nedidelė kaina, neribotos architektūrinės raiškos galimybės – pagrindinės priežastys, kodėl daugiau kaip 70 proc. žmonių visame pasaulyje gyvena gelžbetonio statiniuose. Dėl šių priežasčių gelžbetonis tapo antra (po vandens) žmonijos naudojama medžiaga. Betonas, pagrindinė sudedamoji gelžbetonio dalis, yra atsparus gniuždymo jėgoms, tačiau atsiradus tempimo įtempiams, kurie neišvengiami realiose konstrukcijose, betonas ima pleišėti. Pro susidariusius plyšius agresyvios aplinkos poveikis pažeidžia armatūros strypus, skatina korozijos procesą ir dar labiau ardo betono struktūrą, sutrumpindamas statinio gyvavimo trukmę.
VGTU novatoriškas tyrimas
Šiuo metu statinių remontui Europoje išleidžiama daugiau kaip pusė statybos pramonės biudžeto. Siekiant sumažinti šias išlaidas, didžiulės mokslininkų ir inžinierių pastangos sutelkiamos betono ypatumams tobulinti ir novatoriškoms konstrukcinėms medžiagoms kurti. Sukurtos įprastam betonui alternatyvios lanksčiojo, dispersiniu plaušu ir kompozitiniais strypais armuoto betono rūšys vienaip ar kitaip pagerina eksploatacines konstrukcijų ypatybes.
Vilniaus Gedimino technikos universiteto (VGTU) profesorius Gintaris Kaklauskas atliko novatorišką ir statybų praktikoje reikšmingą armuoto betono tyrimų ciklą, už kurį 2013 metais jam buvo įteikta Lietuvos mokslo premija. Svarbūs praktiniai tyrimų rezultatai taip pat įvertinti ir pasauliniu mastu – VGTU mokslininkams (Gintariui Kaklauskui ir Viktor Gribniak) už konstrukcijų projektavimo metodų tobulinimą Amerikos civilinės inžinerijos sąjunga skyrė prestižinį „Moisseiff Award 2013“ apdovanojimą.
VGTU Tiltų ir specialiųjų statinių katedros mokslininkų atlikti Europos socialinio fondo agentūros finansuojami (projekto Nr. VP1-3.1-ŠMM- 05-K-02-006) tyrimai parodė, kad dėl iš dalies nesudėtingos gamybos, autonominio veikimo bei efektyvaus naudojimo sunkiai prieinamose konstrukcijose racionaliausiai betono pleišėjimo problemas galima spręsti taikant biologinio (savaime gyjančio) betono koncepciją.
Maždaug prieš dešimtmetį Olandijos mokslininkų iš Delfto technikos universiteto sukurto savaime gyjančio betono esminė ypatybė yra gebėjimas savaime užtaisyti pažeistose konstrukcijose atsivėrusius plyšius ir betono struktūroje atsirandančius defektus. Kitaip nei įprastas, biologinis betonas savo sudėtyje turi du savaiminį gijimo procesą sukeliančius biocheminius komponentus. Pirmas šių komponentų – šarminei betono aplinkai atsparios bakterijos (3 pav.). Antras – maistinės medžiagos (kalcio laktatas), reikalingos bakterijoms maitinti ir nuosekliam gijimo procesui palaikyti.
Bakterijos gyvybingos išlieka šimtmečius
Betono gijimo metu tirpiosios maistinės medžiagos paverčiamos netirpiu kalcio karbonatu – medžiaga, kuri, kietėdama atsivėrusiame plyšyje, jį užsandarina.
Savaiminio gijimo procesas.
Tokiu principu veikdamos bakterijos gali užtaisyti iki 0,5 mm pločio plyšius ir ramybės būsenos betone išlikti gyvybingos iki 200 metų, t. y. kur kas ilgiau nei numatytas norminis eksploatacinis statinių laikotarpis.
Siekiant išvengti nepageidaujamo gijimo betono maišymo stadijoje, svarbu užtikrinti, kad bakterijos ir maistinės medžiagos neturėtų tiesioginio sąlyčio. Tokiu atveju maistinės medžiagos dedamos į apsaugines 2–4 mm skersmens molio granules, kurios neleidžia prasidėti spontaniškai mikrobiologinei bakterijų veiklai.
Maistinių medžiagų molio granulės
(50% betono tūrio).
Apsauginis granulių sluoksnis suyra, kai konstrukcijos eksploatacijos metu betone atsiranda įtrūkių ir pradeda vertis plyšiai. Tuomet pro susidariusius plyšius besiskverbiantis vanduo, kuriame gausu ištirpusių bakterijoms reikalingų maistinių medžiagų, ir deguonis sužadina mikrobiologinę bakterijų veiklą. Tokiu būdu užsandarinami plyšiai – plieninė armatūra apsaugoma nuo žalingos aplinkos poveikio, o biocheminių reakcijų metu sunaudojamas deguonis sumažina plieno korozijos intensyvumą.
