Бетон в туннелях для автотранспорта гниёт удивительно быстро

Когда в скалах прокладывают автомобильные тоннели, их своды покрывают бетоном, чтобы предотвратить камнепады. Если тоннели окружены морской водой, как, например, в районе Осло-фьорда, залива в Норвегии, то в конструкции проникает солёная вода. В ходе этого процесса в тоннель попадают бактерии, образующие биоплёнки. Микробы питаются веществами, содержащимися в бетоне и подтачивают поверхность, которая в результате становится пористой.

Исследователи из Технического университета Чалмерса (Швеция) изучили микробиологические процессы, лежащие в основе деградации, которая происходит относительно быстро. Доцент Фрэнк Перссон рассказал, что они с коллегами проводят измерения в туннеле Осло-фьорда с 2014 года и видят, что бактерии проедают в бетонной поверхности до сантиметра в год. Там, где есть проникновение солёной воды, образуется биоплёнка, и бетон под ней постепенно растворяется.

Свежий бетон, нанесённый на стены и потолки в туннелях методом набрызгивания (торкретирования), имеет высокий уровень кислотности (pH). По мере старения бетона происходит естественная химическая деградация, из-за которой уровень pH бетона снижается, и среда становится более благоприятной для бактерий.

Бактерии ещё больше ускоряют коррозию арматуры в бетоне и, в свою очередь, разрушение самого бетона, так как перерабатывают железо, марганец, серу и азот в составе стройматериала. Исследователи заметили, что такое локальное разрушение может происходить относительно быстро. В экстремальных условиях бактерии могут проникать на глубину до 10 см за пять лет.



Исследователи подчёркивают, что, несмотря на эту биоплёнку, дорожные туннели в целом безопасны и контролируются норвежскими властями. Но рекомендовали постоянно измерять уровень pH бетона, поток грунтовых вод в породе и следить за распространением биоплёнки.

По словам исследовательницы Бритт-Мари Вилен, аналогичная деградация бетона, вероятно, происходит и в других туннелях, где пресная вода может просачиваться в бетон. Но проблема ещё серьёзнее там, куда проникает морская вода, так как она особенно благоприятна для роста бактерий, а также потому, что соль ускоряет коррозию арматуры.

Новые методы изучения ДНК и обработки данных открыли совершенно иные возможности для понимания сути происходящего. Составив карту микробных сообществ в туннеле Осло-фьорда, исследователи из Чалмерса к тому же обнаружили новые, ранее неизвестные бактерии Anammoxibacteraceae, которые способны осуществлять анаэробное (бескислородное) окисление аммония (соединения азота и водорода).