Savaime atsinaujinantis betonas – mokslinė fantastika, jau šiandien naudojama statybose Lietuvoje

Bet kurios betoninės konstrukcijos didžiausia problema – įtrūkimai. Kurie leidžia smelktis drėgmei, dėl kurios paspartėja korozija, pradeda rūdyti armatūra ir pastatai darosi vis nestabilesni. Mokslininkai ilgai suko galvas, kaip sukurti savaime atsinaujinantį betoną, kuris pats užtaisytų plyšius. Skamba neįtikėtinai? Vis dėlto sprendimą mokslininkai rado.

Kaip pastebi Kauno technologijos universiteto Statybos ir architektūros fakulteto (KTU SAF) docentas dr. Algirdas Augonis, toks betonas jau keletą metų sėkmingai naudojamas ir statybose Lietuvoje. Raktu į atsinaujinimą tapo bakterijos bei kristalai.

Mokslininkas sutiko papasakoti daugiau apie šio betono naudojimą.

– Pradėkime nuo tikslaus termino. Koks jis yra priimtinas, kalbant apie „užsigydantį betoną“, nes viešoje erdvėje jis vadinamas įvairiai?

– Savaime atsinaujinantis betonas dar neturi oficialaus visuotinai naudojamo termino Lietuvoje (angl. self-healing concrete). Šiuo metu šiam betonui dar nėra parengtos jokios normatyvinės bazės tiek mūsų šalyje, tiek Europos sąjungoje. Šiuo metu betoną, kuris pats savaime geba užtaisyti jame dėl įvairių priežasčių atsirandančius plyšius, su kolegomis vadiname „savaime atsinaujinančiu betonu“.

– Kaip ši technologija veikia?

– Moksliniame lygyje yra daug būdų kaip pagaminti savaime atsinaujinantį betoną, bet šiuo metų statyboje naudojami tik du būdai: kristaliniai priedai ir bakterijos. 2006 m olandų mokslininkas Henkas Jonkersas su kolegomis pristatė ir įgyvendino fantastišką idėją betono plyšių užtaisymui panaudoti ypatingai retas bakterijas, kurios sugeba išgyventi šarminėje aplinkoje. Tokios bakterijos maistą perdirba į kalcio karbonatą, kuris ir užtaiso plyšį. Visgi ši technologija praktikoje taikoma retai.

Paaiškėjo, kad bakterijų sporos betone ilgai neišgyvena, kadangi betonas traukiasi ir jos žūsta. Ši problema buvo išspręsta sporas kartu su maistu uždarant į mikrokapsules, kurių dėka betone užtaisomi net iki 1 mm pločio plyšiai. Tiesa, kapsuliavimas labai pabrangina tokio betono gamybą.

Rinkoje įsitvirtino kita savaime atsinaujinančio betono gamybos koncepcija – kristalinių priedų naudojimas. Tereikia į paprastą kokybišką betoną įdėti apie 1 procentą (nuo cemento masės) šių mineralinių miltelių ir betonas pats savaime gebės užtaisyti iki 0,4 mm pločio plyšius. Šių kristalinių priedų sudėtis yra komercinė paslaptis.

Kuriant šią technologiją mokslininkams sunkiausia užduotis buvo sukurti medžiagas, kurios nesureaguotų iš karto maišant šviežią betono mišinį ir neturėtų šalutinio neigiamo poveikio betonui.

– Kiek šios technologijos gali prailginti betono gyvavimo laiką?

– Tikslaus metų skaičiaus pasakyti negalima, tai labai priklauso nuo paties betono, aplinkos veiksnių ir kitų kintamųjų. Visgi tiek mokslininkai, tiek ir patys statytojai sutinka, kad šis betonas lems reikšmingą skirtumą.

Paprastai betonas savo stiprumo savybes praranda dėl ilgalaikio eksploatacinių apkrovų ir agresyvios aplinkos: šalčio, gruntinio vandens slėgio, ištirpusių cheminių junginių ir kitų veiksnių poveikio. Visa tai sąlygoja plyšių susidarymą ir vystymąsi.

Atsiradus plyšiams betone, jo ilgaamžiškumas sumažėja, o ardymo poveikis paspartėja, nes per plyšius teka vanduo, prasideda cheminiai mainai, pradeda koroduoti armatūra ir norint visą tai sustabdyti reikia brangaus remonto.

O juk plyšiai betone gali atsirasti ir dėl broko, dėl susitraukimo deformacijų, dėl temperatūrinių deformacijų ir daugybės kitų veiksnių. Todėl savaime atsinaujinantis betonas užtaisydamas atsirandančius plyšius neleidžia įsivyrauti betono ilgaamžiškumą mažinantiems veiksmams, o betonas išlieka nelaidus vandeniui.

– Ar toks betonas yra daug brangesnis už įprastinį?

– Kristaliniai priedai tikrai nėra labai brangūs, todėl čia reikėtų kalbėti ne apie tai, kiek tai pakelia statybų kainą, o apie tai, kiek tai padeda sutaupyti. Šis betonas dažniausiai naudojamas konstrukcijoms, kurios turi sąlytį su gruntiniu vandeniu. Visa tai leidžia pakeisti dalį brangios tradicinės organinės hidroizoliacijos ir ženkliai sutaupyti. Be viso to, net ir atsiradus nenumatytiems pažeidimams, išlieka didėlė tikimybė, kad savaime atsinaujinantis betonas juos užtaisys.

– Ar šis betonas jau naudojamas Lietuvos statybose?

– Lietuvoje savaime atsinaujinantis betonas jau aktyviai naudojamas. Pas mus išplito betonas su kristaliniais priedais ir tikrai jaučiama jo panaudojimo plitimo tendencija. Negaliu tiksliai įvardinti, bet Vilniuje statant vieną dangoraižį, jo požeminio aukšto betonavimui buvo panaudotas būtent šis betonas.

Kaip tyčia, atjungus siurblius pumpuojančius gruntinį vandenį, buvo aptiktas plyšys, per kurį sunkėsi vanduo. Statybų rangovas išsigando ir kreipėsi į kristalinių priedų tiekėjus. Šie nuramino, ir iš tiesų po mėnesio plyšys betone savaime užsitaisė.

Jei ten būtų buvęs įprastas ir vandeniui nelaidus betonas, būtų reikėję injektuoti plyšį, o jeigu taip nutiktų vietose, kur sunku prieiti? Tokios klaidos kaina būtų tikrai skaudi. Kaune šis betonas buvo panaudotas rekonstruojant Kauno autobusų stotį ir bus naudojamas statybose prie Nemuno salos.

– Kokie iššūkiai dar laukia ir ką reikia tobulinti?

– Didžiausia problema yra standartų savaime atsinaujinančio betono efektyvumui nustatyti nebuvimas, nors pats betonas jau aktyviai naudojamas statybose. Esant tokiai situacijai ir įvykus ginčui dėl betono kokybės būtų sunku nustatyti kas kaltas: rangovas, betono gamintojas ar kristalinių priedų tiekėjas. Todėl labai svarbu kartu su kitais pasaulio mokslininkais tobulinti savaime atsinaujinančio betono efektyvumą nustatančias metodikas, kad kuo greičiau būtų sukurta ir priimta normatyvinė bazė. Atsiradus standartams, visa atsakomybė už savaime atsinaujinančio betono gamybą tektų betono gamintojams.

– Kokius šio betono tyrimus atliekate KTU Statybos ir architektūros fakultete?

– Šiuo metu mes bendradarbiaujame su stambiomis kompanijomis, kurios gamina ir vis dar tobulina kristalinius priedus. Mes savo laboratorijose tiriame šių priedų efektyvumą įvairioms betono savybėms, nustatome betono plyšių užtaisymo greitį, bei maksimalų plotį, bei tobuliname metodikas savaime atsinaujinančiam betonui tirti. Ko gero esame pirmieji Lietuvoje, teikiantys tokias paslaugas.

Labai daug naujovių šioje mokslinėje srityje sužinome ir dalyvaudami Europos šalių bendradarbiavimo programoje mokslo ir technologijų srityje – COST – veikloje, kur garsiausi šios srities Europos mokslininkai siekia apžvelgti ir susisteminti viską, kas susiję su savaime atsinaujinančiu betonu.

– Ar parduotuvėse įmanoma rasti šio mišinio, ar visgi jį reikia užsisakyti specialiai?

– Problemos tikrai neturėtų būti. Parduotuvėse gal dar rasti ir nepavyktų, bet pasiteiravus žinomų pasaulinių betono priedų gamintojų atstovų Lietuvoje įsigyti turėtų būti nesudėtinga.