Не секрет, что бетонные сооружения со временем покрываются трещинами, через которые просачивается вода. Это может привести к коррозии арматуры, просадкам грунта и даже обрушению конструкций. Цементные растворы не всегда эффективны при латании микроскопических трещин, а химические смолы токсичны и плохо работают во влажной среде. В качестве альтернативы ученые предложили уникальную эмульсию из трех природных компонентов.

А начали с того, что подселили в бетон бактерию Sporosarcina pasteurii (в народе - "невидимый строитель"), способную осаждать кальцит при наличии источника кальция и мочевины. В итоге в трещине образовались кристаллы кальцита, которые заполнили пустоты и перекрыли путь влаге. Но, к сожалению, бактерии легко вымывались потоком воды, а их кристаллы оказались слишком рыхлыми и разрушались под давлением.

Чтобы нивелировать этот эффект, ученые добавили в бактериальную эмульсию альгинат натрия - вещество, получаемое из бурых водорослей. Оно повышает вязкость смеси, не дает бактериям и частицам карбоната кальция вымываться, а при реакции с ионами кальция образует гель - дополнительный заполнитель трещин.

"Впервые в России мы объединили в одной эмульсии три компонента: бактерии, уже готовые кристаллы карбоната кальция и альгинат натрия, - пояснила профессор кафедры строительных материалов и изделий Архитектурно-строительного института Тамара Черных. - Альгинат сразу формирует гель, который удерживает активные компоненты на месте, а бактерии постепенно наращивают новые кристаллы. Получается двухступенчатая система: быстрая герметизация плюс долговременное упрочнение. Это позволяет ремонтировать трещины даже под давлением воды".

Через электронные микроскопы видно, что в бактериальной эмульсии гель альгината образует сетчатую структуру, которая "сшивает" кристаллы карбоната кальция между собой. Это повышает целостность и устойчивость ремонтного слоя к гидравлической эрозии. А увеличение концентрации компонентов в смеси делает структуру материала еще более плотной.

Ученые считают, что в перспективе их технология позволит продлевать срок службы бетонных конструкций и тем самым снижать затраты на их обслуживание. Исследование выполнено при поддержке Национального фонда естественных наук Китая.