Ученые провели детальное изучение частиц бетона на наноуровне. Они раскрыли механизм «ползучести» и описали новые решения, способные существенно улучшить его прочность и долговечность.

"Четырёхсторонняя пирамида" (Four-Sided Pyramid) – скульптура американского художника-минималиста Сола Левитта (Sol LeWitt). Простота её формы навеяна зиккуратами Месопотамии и пирамидами Древнего Египта (фото Jeff Kubina/flickr.com).

Один из них способен выстоять под нагрузкой столько, сколько существует цивилизация. Другой свободно пропускает сквозь себя поток воды. Из третьего вырастает трава. Эти необычные разновидности самого распространённого строительного материала на Земле могут оказать большое воздействие на жизнь людей, на эстетику нашей среды обитания, на экономику и экологию. Вы до сих пор полагаете, что бетон это "серая скука?"

Разнообразие сортов бетона ныне таково, что их разработку, получение, изучение и совершенствование впору величать самостоятельной наукой. И хотя бетон сам по себе известен людям шесть тысяч лет, а так называемый современный (на основе цемента) — с середины XIX века, до сих пор в этой науке остаётся много белых пятен.

Скажем, есть такое явление, как ползучесть бетона, — усиление деформации со временем при постоянной нагрузке. Она среди прочего влияет на долговечность конструкций. Строителям известно немало способов улучшить этот показатель (то есть — снизить ползучесть), но действуют они чаще методом перебора составов и испытаний готовых изделий. Да и испытания эти приходится проводить в естественных условиях, а значит — годами. Ведь упомянутые процессы растянуты во времени.

"Всё на свете боится времени, а время боится пирамид" – только представьте, что теперь мы можем создать бетонные сооружения, способные посрамить Великие пирамиды в области долговечности. Существует, кстати, гипотеза, гласящая, что значительная часть объёма Великих пирамид сделана не из камня, а из бетона. У неё есть ряд сторонников, но она не доказана (фото Patty Brdar).

А можно раскрыть секрет ползучести, просто посмотрев на структуру бетона поглубже? Детальное изучение частиц бетона на наноуровне провели Франц-Йозеф Ульм (Franz-Josef Ulm) из Массачусетского технологического института и Матьё Вандамм (Matthieu Vandamme) из университета Парижа (Université Paris-Est).

"Наконец мы можем объяснить, как происходит ползучесть", — заявил Ульм, потративший на "бетонологию" 20 лет жизни. Оказалось, что этот негативный процесс связан с перераспределением наноразмерных частиц гидросиликата кальция (C–S–H), которые меняют свою плотность упаковки — в одних местах на большую, в других на меньшую.