Specialistai sutaria – betono irimas pažeistose konstrukcijų vietose ar įtrūkiuose vyksta greičiau, nes į jas patenka drėgmės iš aplinkos. Palyginti su kitomis pastato konstrukcijomis, užtvankose, rezervuaruose, požeminėse aikštelėse ar betoninėse grindyse, drėgmės kiekis svyruoja labiau, o vandens garų difuzija betone dažnai sukelia įvairių eksploatacijos problemų. Kauno technologijos universiteto (KTU) mokslininkų siūloma išeitis – savaime atsinaujinantis betonas.
[su_quote cite=”Ernestas IVANAUSKAS”]Savaime atsinaujinantis betonas iš esmės gali būti gaminamas dviem būdais: į betono mišinį įmaišant specialiose kapsulėse užsandarintų bakterijų arba panaudojant specialius kristalinius priedus.[/su_quote]Į pagalbą – bakterijos
Anot KTU Statybos ir architektūros fakulteto Statybinių medžiagų ir konstrukcijų tyrimų centro direktoriaus dr. Ernesto Ivanausko, drėgmės skverbimosi kinetika pastato, pavyzdžiui, pirmo aukšto grindyse yra kintamas reiškinys ir labai priklauso nuo aplinkos temperatūros. Tokiose konstrukcijose veikia statybinė, gruntinė, higroskopinė, kondensacinė ir eksploatacinė drėgmė. Drėgmės kinetika betone priklauso nuo žaliavų sudėties, susiformavusios struktūros (porų tipo, dydžio, jų pasiskirstymo ir atsirandančių plyšių pobūdžio), taip pat nuo eksploatacinės aplinkos.
Siekiant pašalinti pažeidimus ir pagerinti gaminių savybes, racionalu panaudoti naujos kartos savaime atsinaujinantį betoną (angl. self-healing concrete). Šis betonas iš esmės gali būti gaminamas dviem būdais: į betono mišinį įmaišant specialiose kapsulėse užsandarintų bakterijų arba panaudojant specialius kristalinius priedus.
Kalnų uolienose rastos Urea tipo bakterijos gali išgyventi didelio šarmingumo aplinkoje ir perdirbti maistą į kalcio karbonatą. Jų sporos gali išgyventi 50 ir daugiau metų, tačiau, jų įmaišius į betoną, šiam hidratuojantis ir traukiantis, išgyvena vos keletą mėnesių. Naudojant bakterijas, jas būtina kapsuliuoti ar kitais būdais pašalinti pastovų kontaktą su betone esančia šarmine aplinka. Tokiu būdu jų veikimas skatinamas tik tada, kai konstrukcijoje atsiveria plyšių.
Bakterijoms būtinas maistas – karbamidas arba organinės rūgštys (pavyzdžiui, kalcio laktozė). Efektyviausias šio tipo mechanizmo poveikis, kai bakterijų maistas yra kalcio laktatas (nesusidaro papildomai amoniako), bet dar papildomai išsiskiria CO2, kuris gali reaguoti su kalcio hidroksidu.
Atsivėrus betoninės konstrukcijos plyšiui, kapsulės perskeliamos, o veikiant vandeniui, kalcio laktatas tirpsta, bakterijos pradeda daugintis ir gaminti kalcio karbonatą, kuris užpildo plyšį net iki 1 milimetro. Kadangi kapsuliavimas labai pabrangina produktą, bandoma bakterijų sporas ir maistą izoliuoti silicio gelyje ir poliuretane ar želatinoje. Kapsuliavimas šiuo metu statyboje dar per brangus ir masiškai nėra taikomas.
Kitas būdas pagaminti savaime atsinaujinantį betoną – panaudoti specialius kristalinius priedus. Tai priedai, savo sudėtyje dažniausiai turintys amorfinį SiO2 ir kitus cheminius junginius, kurie geba inicijuoti vadinamąją pucolaninę reakciją ir kitus mechanizmus (pavyzdžiui, karbonizaciją), veikiančius plyšių užsivėrimą. Taip pat šiam procesui skatinti gali būti naudojami įvairūs plėtrūs junginiai, itin absorbciniai polimerai SAP, mineraliniai ir polimeriniai priedai.
Šie specialūs priedai, reaguodami su cemento kietėjimo metu išskiriamais produktais, sudaro stabilius kristalus, kurie panaikina konstrukcijoje esamus mikroįtrūkius iki 0,4–0,5 mm visu gaminio tūriu ir, kas svarbiausia, savaime „užsitaiso“. Kristalinis priedas, užpildydamas arba suskaitydamas kapiliarus, geba iki minimumo sumažinti konstrukcijos vandens įgėrį, gerokai padidinti nelaidumą vandeniui, atsparumą šalčiui. Betono konstrukcija, tikėtina, taps atsparesnė cheminiams aplinkos poveikiams, t. y. ji bus visapusiškai ilgaamžiškesnė.
Taupo laiką ir sąnaudas
Savaime atsinaujinantį betoną mokslininkas rekomenduoja naudoti visose betoninėse konstrukcijose, kurios turės sąlytį su gausia drėgme, o dar geriau, jei galimas tiesioginis kontaktas su stovinčiu ar tekančiu vandeniu. Esminis šio betono panaudojimo pranašumas – taupomas konstrukcijos įrengimo statybos proceso laikas, nes yra galimybė visiškai atsisakyti įrengiamos konstrukcijos išorinės hidroizoliacijos (purškiamosios, teptinės ar prilydomosios). Kitas aspektas, šis betonas nereikalauja hidroizoliacijos atnaujinimo, nes nelaidumas vandeniui užtikrinamas praktiškai visą konstrukcijos gyvavimo ciklą.
Šiam betonui, anot E. Ivanausko, netgi būtina pastovi drėgmė ar sąlytis su vandeniu, nes tai skatina spartesnį atsinaujinimo procesą. Kitaip tariant, jei nebūtų drėgmės, šis betonas negalėtų užverti savyje atsiradusių plyšių. Šiuo metu vykdant tyrimus KTU Statybinių medžiagų ir konstrukcijų tyrimų centre nustatyta, kad, panaudojus kristalinius priedus, plyšį užveriančių junginių atsparumas šalčiui yra iki 12–15 užšaldymo ir atšildymo ciklų pagal LST 1428-17:2016 standartą. Tai reiškia, kad šis betonas yra tinkamas eksploatuoti Lietuvos sąlygomis, kur šių ciklų skaičius ir yra apie 9–15 per metus. Svarbu ir tai, kad pažeidus užsivėrusį plyšį jis vėl apytiksliai per vieną savaitę kontaktuodamas su drėgme geba užsiverti ir šį procesą kartoti 12–15 atsparumo šalčiui ciklų. Vadinasi, tai besikartojantis ir ilgaamžis rodiklis.
Savaiminis plyšių užsivėrimas ir žymus konstrukcijos nelaidumo vandeniui padidinimas iki 30 proc. nesudaro sąlygų patekti aplinkoje esančiai drėgmei į gelžbetoninės konstrukcijos vidų, žymiai sumažinama armatūros korozijos tikimybė, sumažinamas vandenyje tirpių junginių išsiplovimas, kas gerokai prailgina visos konstrukcijos ilgaamžiškumą.
Dėl savaiminio plyšių užsivėrimo ir padidinto nelaidumo vandeniui šis betonas padeda išvengti arba smarkiai sumažina ne tik armatūros, bet ir praktiškai visų tipų betono korozijų.
Straipsnis paskelbtas žurnale „SA.lt“ (Statyba. Architektūra) | 2018 lapkritis.
