Франц-Йозеф Ульм на фоне наноиндентора. Это устройство позволяет проводить прецизионные измерения прочностных характеристик главного компонента бетона – гранул цементной пасты. Рассматривая их изменение, авторы исследования смогли за минуты получить данные, которые при традиционном испытании макрообразцов приходилось ждать годами (фото L. Barry Hetherington).

Также авторы работы показали, как известный способ улучшения бетона — добавка силикатного дыма или микрокремнезёма (это побочный продукт металлургической промышленности) – сказывается на структуре состава на всё том же микро— и наноуровне.

Эти микроскопические частицы встраиваются в пространство между гранулами C–S–H в тех местах, где обычно находятся молекулы воды, тем самым мешая дальнейшему смещению гранул по мере старения конструкции.

Ульм и Вандамм при помощи ряда опытов и математических моделей показали, что замедление ползучести влияет на долговечность изделия экспоненциально, и что при помощи наноразмерных добавок ползучесть готового бетона под нагрузкой, при тех же самых внешних условиях, можно снизить ещё в 2,6 раза против лучших образцов. А это может иметь драматические последствия для отрасли и в целом человечества.

Отпечаток наноиндентора на поверхности цементной пасты. Большая округлая "капля" в верхней части ямки – случайная пылинка (фото Chris Bobko).

Скажем, саркофаги для ядерных отходов, сделанные из обычного бетона, могут простоять без существенных повреждений лет 100, а из ультравысокоплотного, приготовленного с учётом новых знаний, — все 16 тысяч лет, утверждают учёные.

Какой нам прок от такого сверхдолговечного бетона? Из него можно было бы делать плотины, мосты и каналы, не теряющие "товарный вид", то есть не требующие ремонта или полной переделки буквально столетиями.

Уже только это могло бы сократить воздействие промышленности на окружающую среду, ведь огромное число сооружений, не требующих замены через 30, 40 или 60 лет, как раньше, означает сокращение потребности в бетоне. А его сейчас на Земле производят в количестве 20 миллиардов тонн в год, и имеется 5-процентный ежегодный рост выпуска. При этом данная отрасль генерирует от 5% до 8% от общего выброса CO2 в атмосферу.