CC BY
67
УДК691.1
ТЕХНОЛОГИИ БИОМИНЕРАЛИЗАЦИИ: ВОЗМОЖНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Чепелева Кристина Викторовна
к.э.н., доцент кафедры Экономики ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ Ачинский филиал Россия, г. Ачинск Никитина Олеся Сергеевна ассистент кафедры проектирование зданий и экспертизы недвижимости ФГАОУ ВО Сибирский федеральный университет Россия, г. Красноярск Банникова Анна Сергеевна
ФГАОУ ВО Сибирский федеральный университет Россия, г. Красноярск Сиротская Кристина Владимировна ФГАОУ ВО Сибирский федеральный университет Россия, г. Красноярск
Аннотация: Понятия «строительный материал» и «микроорганизмы» несовместимы, ведь все мы знаем, что одной из причин разрушения, например, бетона является биокоррозия (разрушение в условиях воздействия микроорганизмов). Однако ученые с различных точек мира ежедневно работают над тем, чтобы сломать устоявшийся стереотип.
Так же в последнее время в строительстве наблюдается высокий рост тенденции использования экологических технологий, которые не наносят вреда окружающей среде. К предприятиям, которые занимаются изготовлением строительных материалов, предъявляются суровые требования по соблюдению норм экологической безопасности. И это отнюдь не дань моде, а необходимость, продиктованная самой жизнью. По данным Управления по охране окружающей среды Соединенных Штатов Америки, около 8% мировых выбросов углерода приходится на производство кирпича. Отдавая предпочтение экологически чистым строительным материалам, мы одновременно заботимся о своем здоровье и о здоровье наших потомков.
Ключевые слова: бетон, микроорганизмы, самовосстанавливающийся бетон, кирпич, инновации, экология.
TECHNOLOGY OF BIOMINERALIZATION: OPPORTUNITIES AND PROSPECTS OF USE
Kristina Viktorovna Chepeleva
Ph.D of Economic Sciences, Associate Professor VAK Achinsk branch of the Krasnoyarsk State Agrarian University Russia, the city of Achinsk Olesya Sergeevna Nikitina Assistant of the Department of Designing of buildings and real estate expertise
Siberian Federal University Institute of civil engineering Russia, the city of Krasnoyarsk 158
Anna S. Bannikova
Siberian Federal University Russia, the city of Krasnoyarsk Kristina V. Sirotskaya Siberian Federal University Russia, the city of Krasnoyarsk
Annotation: The concepts of "building material" and "microbes" are incompatible, because we all know that one of the causes of destruction, for example, concrete is biocorrosion (destruction under the action of microorganisms). However, scientists from different points of the world every day are working to break down the stereotype.
Just recently in the building there is a high growth trends in the use of environmental technologies that do not harm the environment. For enterprises that are engaged in the manufacture of building materials must meet the harsh requirements to comply with environmental safety standards. And this is not a fad, but a necessity dictated by life itself. According to the United States Environmental Protection Agency, about 8% of global carbon emissions come from the production of bricks. Giving preference to environmentally friendly building materials, we are also concerned about their health and the health of our children.
Keywords: concrete, microorganisms, self-healing concrete, brick, innovation, ecology.
Биоминерализация — совокупность биохимических процессов, в ходе которых происходит образование неорганических твердых веществ в живых организмах. В процессе биоминерализации организмы формируют свои твердые части тела (кости, зубы, раковины, панцыри, скорлупу и т. д.) [1]. Ученые в области строительных технологий задумались, почему бы с помощью этих же биологических организмов не попробовать сформировать недостающие части твердых строительных конструкций.
Изучение процессов биоминерализации привело ученых к описанию деталей неизвестного до недавних пор механизма превращения аморфного карбоната кальция в минерал кальцит[2]. В ходе лабораторных исследований выяснилось, что бактерии способны продуцировать вещества, способные «заживлять» недостающие части конструкции, например, трещины.
На данный момент, в мире существует несколько исследовательских проектов по изучению совместной работы микроорганизмов и бетона, а точнее самовосстановления строительного материала за счет использования возможностей микроорганизмов.
Так, например, ученые Дельфтского технологического университета в Нидерландах работают над проблемой использования микроорганизмов при ремонтных работах. Они разрабатывают бетонную смесь, которая будет содержать в своем составе микрокапсулы с бактериями (рисунок 1). Идея заключается в том, что забетонированные микроорганизмы будут «ждать своего часа» до тех пор, пока в бетоне не образуется трещина и им не станет доступна влага и кислород. Вода даст бактериям возможность для развития. В результате совместной работы бактерий, воды и воздуха образуется известняк или кальцит, который постепенно затянет трещины и перекроет доступ влаге и кислороду, тем самым предотвратив процесс коррозии арматуры[3].
Рисунок 1 - Образец бетона, содержащий микрокапсулы с бактериями
На другой стороне Атлантики в рамках стартапаbioMason (США, Северная Каролина), который основала Джинджер Криг Досир, был разработан метод «выращивания» кирпичей путем использования колоний бактерий.Благодаря такой технологии исключается необходимость энергоемких производственных процессов (таких, как традиционный обжиг)[4].
Процесс производства заключается в следующем. Песок (самый распространенный и дешевый материал), засыпается в прямоугольную форму и заливается жидким центрирующим раствором, содержащим специальные бактерии. В растворе для нихнаходятся все необходимые питательные вещества. Во время своей жизнедеятельности бактерии словно кристаллизуют вещество. BioMason сравнивает этот процесс с образованием кораллов. Через четыре дня вещество с бактериями и песком становится твердым - кирпич готов (рисунок 2).
Лабораторные испытания показали, что полученные блоки по прочности не уступают своим традиционным аналогам, и совершенно безопасны для зданий и сооружений [5].
Рисунок 2 - Кирпич, «выращенный» за счет продукта жизнедеятельности бактерий
Оценив все характеристики, а также имеющие данные об исследованиях и испытаниях, описанных ранее инновационных строительных материалов мы предлагаем возможности их применения, представленные в таблице 1.
Таблица 1 - Области применения строительных материалов с биодобавками
№ Название материала Достоинства Недостатки Область применения
«Заживление» трещин Бактерии не Строительство
при контакте с водой; способны мостов;
отсутствие «лечить» Укрепление
Бетон, содержащий микрокапсу лы с бактериями необходимости трещины берегов рек и
укрепления бетона размером более других водоемов;
1 стальной арматурой; 0,5 мм; Гидротехническое
увеличивается срок заживляющее строительство;
службы бетонной конструкции. средство добавляет 50% к стоимости бетона. Изготовление резервуаров для жидкостей; Дорожное строительство.
Экологичность; Большая Индивидуальное
отсутствие трудоемкость жилищное
необходимости обжига; изготовления по строительство;
уменьшение выбросов сравнению с Возведение
Кирпич, углекислого газа в обожженным ограждений,
изготовленн атмосферу; сохранение кирпичом; в заборов, арок и т.п.
ый из водные ресурсы; свободном
2 продуктов побочные продукты доступе
жизнедеятел жизнедеятельности отсутствуют
ьности бактерий можно данные о
бактерий использовать в качестве удобрения; обладает такой же прочностью, что и обычный кирпич или даже мрамор теплопроводности и огнестойкости материала.
На сегодняшний день уменьшение вредного воздействия на экологию со стороны как производства строительных материалов, так и строительства в целом является ведущим направлением в данной отрасли. Ученые продолжают совершенствовать технологии производства и искать новые, казалось бы, невозможные сочетания. Так, безвредное производство кирпича позволит уменьшить губительные выбросы в атмосферу, сохранить миллионы деревьев и других природных ресурсов. В свою очередь, способность бетонных конструкций к самовосстановлению - это не только снижение дорогостоящих и трудоемких ремонтных работ, но и значительное снижение их стоимости. Строителям всего мира лишь остается правильно использовать такие полезные инновационные разработки.
Список литературы:
1. Фонд знаний «Ломоносов» [Электронный ресурс]: И. К.Сакодынская. -Электрон. текстовые дан. - дата публикации 09.03.2011. -Режим доступа: http://wwwlomonosov-fund.ш^nc/ш^ncydopedia:0137224:artide.
2. «Технологии бетонов»[Электронный ресурс]: науч. журн. / издательский Дом «Композит XXI век», выпуск №1-2 2015. - Режим доступа: http://tehnobeton.ru/pdf/2015-1 -2Z75.pdf.
3. PaulRincon. Keytestforтe-healaЫeconcrete[Электронныйресурс]: Электрон. текстовыедан. -BBCNewswebsite. - датапубликации 30.10.2012. - Режимдоступа: http://www.bbc.com/news/science-environment-20121303, свободный.
4. Официальный сайт компании BioMason[Электронный ресурс]:- Электрон. текстовые дан. -USA, NorthKarolina 2016. Режим доступа:http://biomason.com.
5. Econet.ru[Электронный ресурс]:международ. эко. портал. - Электрон. текстовыедан. -датапубликации 05.2016. - Режимдоступа:http://econet.ru/articles/105421-eko-kirpich-iz-peska-i-bakteriy.
УДК691.15
ВОССТАНОВЛЕНИЕ И УСИЛЕНИЕ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ВНЕШНИМ АРМИРОВАНИЕМ - УГЛЕРОДНОЙ ЛЕНТОЙ «FibARM»
Чепелева Кристина Викторовна
к.э.н., доцент кафедры Экономики ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ Ачинский филиал Россия, г. Ачинск Никитина Олеся Сергеевна ассистент кафедры Проектирование зданий и экспертизы недвижимости ФГАОУ ВО Сибирский федеральный университет Россия, г. Красноярск Рябчевская Светлана Викторовна ФГАОУ ВО Сибирский федеральный университет Россия, г. Красноярск
Максимцев Дмитрий Сергеевич ФГАОУ ВО Сибирский федеральный университет Россия, г. Красноярск
Аннотация: С давних пор, во времена самых первых построек, человеку знакома проблема обрушения зданий и сооружений.На сегодняшний день, проблема обрушения зданий стоит достаточно остро не только в России, но и во всем мире. Для решения данной проблемы современные специалисты активно пользуются методами усиления и восстановления конструкций. Однако традиционные методы усиления несущих конструкций требуют большой материалоемкости и больших вложений, а также не всегда возможны в плане реализации.В последнее время перспективным направлением считается усиление конструкций с помощью различных композитных материалов. Обратим особое внимание на восстановление с помощью композитных материалов, на базе углеродного волокна, которые получили название углеродные ленты «FibARM».
Ключевые слова: Обрушение зданий и сооружений, восстановление и усиление зданий и сооружений, внешнее армирование, композитные материалы, углеродное волокно, сейсмозащита зданий и сооружений.
RESTORATION AND REINFORCEMENT OFSUPPORTING STRUCTURES BY EXTERNAL REINFORCEMENT - CARBON TAPE «FibARM»
Kristina Viktorovna Chepeleva
Ph.D of Economic Sciences, Associate Professor VAK
