ДАРПА тражи "биолошки" начин за обнављање бетона
Лого програма БРАЦЕ приказује секвенцу рестаурације бетона
Америчка агенција за напредни развој (ДАРПА) је преузела питања обнове и одржавања инфраструктуре. Од прошле године се ради на програму БРАЦЕ, током којег планирају да пронађу фундаментално нове начине обнављања и поправке бетонских и армирано-бетонских конструкција. Сматрамо да су „биолошке“ технологије које могу решити проблем без потребе за демонтажом конструкција или заменом њених елемената.
Проблем деградације
Бетон и армирани бетон су међу главним савременим грађевинским материјалима и широко се користе у изградњи војне и цивилне инфраструктуре. Међутим, уз све своје предности, могу деградирати са негативним последицама.
Под утицајем спољних фактора, као и због нетачног састава, неусаглашености са технологијама изградње итд. у бетону се појављују пукотине, а затим почиње да се распада. Спољашња влага доводи до корозије металних елемената, што смањује чврстоћу конструкције, а такође ствара додатна унутрашња напрезања. Чврстоћа конструкције се постепено смањује, све до њеног потпуног уништења.
Како наводи агенција ДАРПА, до сада су америчке оружане снаге у потпуности суочене са проблемом деградације бетонских конструкција. Остало је у функцији доста објеката различите намене, изграђених средином XNUMX. века. Због старости и спољашњих фактора, њихово стање оставља много да се пожели и захтева пажњу.
Док амерички војни градитељи морају да користе „обичан“ бетон
Сви такви објекти не могу или треба да буду поправљени или срушени и поново изграђени. С тим у вези, предлаже се развој нових технологија поправке које омогућавају враћање интегритета грађевинских материјала и конструкција без значајног спољног утицаја.
Инспирисан природом
У марту 2022, ДАРПА је најавила покретање новог истраживачког програма под називом Био-инспирисана рестаурација старих бетонских зграда („Биолошки инспирисана рестаурација старих бетонских конструкција“) или БРАЦЕ (звучи као „Браце“ или „Браце“).
У оквиру новог програма планирано је преиспитивање процеса деградације и разарања бетона и армираног бетона под различитим условима и за различита времена. На основу прикупљених информација, покушаће да креирају нову технологију за поправку и/или одржавање интегритета структуре.
Као део БРАЦЕ-а, ДАРПА нуди занимљив концепт за опоравак штете. Потребна су нам нека средства која могу створити мрежу танких канала у оштећеном подручју или у дебљини бетона, налик на крвне судове или мицелијум. Преко ове мреже материјал за санацију треба да се на оптималан начин допрема до оштећеног подручја. Једном у правом подручју, честице материјала ће се уградити у постојећу структуру и ојачати је.
У режиму поправке, каналска мрежа ће морати да обезбеди да се велика количина грађевинског материјала брзо достави на оштећено подручје како би се попуниле настале празнине. Превенција ће се састојати у сличном попуњавању малих недостатака пре него што се повећају и почну да представљају претњу. Поред тога, ДАРПА би желела да користи мрежу канала за дијагностику материјала и сигнализацију оштећења.
Како ће тачно канали бити креирани, одређују организације које учествују у програму. Могућа је употреба одређених хемијских, биолошких и других средстава. Истовремено, попречни пресек и конфигурација мреже "посуда" не би требало да негативно утичу на чврстоћу обновљене структуре, која је већ ослабљена.
Програм је подељен на два тзв. техничке области (Тецхницал Ареас) које имају сличне али различите циљеве. Задатак прве "области" ТА1 је стварно стварање нове технологије. У оквиру смера ТА2 развијаће се методе за коришћење нових алата, као и тест системи и модели за верификацију. У будућности ће се појавити нови задатак - потребно је развити брзу верзију технологије. Уз њену помоћ планирају да санирају мања оштећења на зградама, аеродромима итд.
Програм БРАЦЕ почео је у марту прошле године и има четири и по године до краја. То значи да би нове технологије требало да се појаве пре краја фискалне 2026. године. Време појављивања нових материјала у инжењерингу и грађевинским конструкцијама још се не може именовати. У неодређеној будућности није искључен прелазак новог развоја у цивилну сферу, где ће и они наћи широку примену.
Истраживачи и извођачи
Пре годину дана ДАРПА је покренула програм БРАЦЕ, а такође је отворила позив за пријаву организација које желе да учествују у њему. Агенција је 23. марта 2023. године објавила завршетак припремног дела програма и избор његових учесника.
Пуним развојем нових технологија биће ангажоване три америчке организације. Ово је Ливерморска национална лабораторија. Е. Лавренце, Универзитет Колорадо и Меморијални институт Баттел. Они су представили сопствене идеје и развоје о "биолошкој" рестаурацији бетона.
XNUMXД штампање зграде од цементног малтера
Нажалост, детаљи прелиминарних пројеката организација чланица БРАЦЕ-а још нису објављени. У званичним извештајима се помиње да сви они испуњавају основне захтеве купаца и да су засновани на идеји мреже канала унутар материјала. У овом случају, општи концепт се може имплементирати на различите начине.
Како наводи ДАРПА, сва три учесника програма радиће у обе „техничке области”. Мораће да развијају нове технологије, као и да их прилагоде за практичну употребу. Учесници ће такође израдити сет мера и средстава за тестирање.
Сферы применения
Главна фаза БРАЦЕ програма је тек почела, а на његове резултате ће се морати чекати још неколико година. Осим тога, још нема гаранција да ће се учесници истраживања носити са задацима. Међутим, агенција ДАРПА већ указује на могуће области примене нових технологија и очекивани ефекат.
Пентагон има на располагању масу војне инфраструктуре разних врста, у чијој је изградњи коришћен бетон и армирани бетон. Реч је о разним зградама и грађевинама, аеродромским пистама, лучким пристаништем, па чак и лансерима силоса за стратешке ракете. Значајан део ових бетонских/армирано-бетонских конструкција изграђен је у далекој прошлости и постепено пропада.
Уз помоћ развијених алата, у будућности планирају поправку оштећених објеката и њихових елемената. Поред тога, није искључена њихова употреба у фази изградње, што ће спречити даљу деградацију конструкција. Као резултат тога, стари објекти ће моћи дуже да раде, а новоизграђени ће у почетку имати повећан ресурс. У оба случаја биће познате уштеде.
Планирано је и стварање средстава за брзе поправке. Уз њихову помоћ, они ће се бавити борбеним оштећењима на аеродромима и разним зградама. Ова апликација намеће посебне захтеве за средства поправке, али пружа очигледне предности.
У будућности, БРАЦЕ технологије ће моћи да се преселе у области цивилне и двоструке намене. Бетонске конструкције се користе скоро свуда, укљ. на објектима од критичног значаја. Увођење перспективних средстава за поправку и превенцију омогућиће релативно брзо и уз минималне трошкове обнављање оштећених објеката и објеката, као и продужење њиховог рада. Поред тога, биће могуће брзо поправити уз скоро потпуну рестаурацију снаге.
Очигледно, нове технологије ДАРПА-е и извођача ће сигурно наћи своје купце у цивилној сфери. Недавно су САД искусиле озбиљне инфраструктурне проблеме. Из низа разлога, хабање различитих објеката из области саобраћаја, енергетике, индустрије итд. не добија дужну пажњу. Превенција се не спроводи у потпуности, што доводи до разних незгода. Могуће је да ће појава и широка употреба БРАЦЕ технологија смањити такве ризике, иако их неће у потпуности елиминисати.
Тешки задаци
Тако агенција ДАРПА покреће студије у пуном обиму као део још једног обећавајућег програма двоструке намене. Циљ БРАЦЕ програма је стварање фундаментално нових технологија у области науке о материјалима и конструкције. Ако учесници програма раде свој посао, онда ће амерички војни и цивилни грађевински радници имати нове посебне могућности.
Међутим, пред члановима БРАЦЕ-а су веома тешки задаци. Мораће да пронађу алате са посебним функцијама и могућностима, као и да обезбеде њихову примену у пракси. Да ли ће бити могуће постићи све жељене резултате, сазнаће се за неколико година. У међувремену, Пентагон ће морати да изврши поправке на уобичајен начин или да сруши и поново изгради објекте – уз све трошкове времена и новца.
- Риабов Кирилл
- Министарство одбране САД
информације