Mikroorganizmų panaudojimas savaime išgyjančio betono gamyboje

Abstract

Plyšių susidarymas yra dažnas reiškinys betoninėse konstrukcijose. Dėl mikroplyšių padidėjęs pralaidumas gali žymiai sumažinti betono konstrukcijų ilgaamžiškumą. Tai gali atsitikti dėl agresyvių medžiagų patekimo rizikos. Tam, kad būtų padidintas betonui būdingas autogeninis plyšių gijimo potencialas, į betono matricą gali būti įtraukti konkretūs gydymo agentai. Šio tyrimo tikslas buvo ištirti bakterijų kaip gydančios medžiagos betone potencialą. Tam tikslui buvo pasirinktas specifinis šarmams atsparus sporas formuojantis bakterijų Bacillus pseudofirmus kamienas. Dviejų komponentų savaime gydantis agentas, sudarytas iš bakterijų ir kalcio laktato, buvo įterptas į pūsto molio daleles, kurios visiškai pakeitė įprastus betono užpildus. Atsiradus įtrūkimui, dviejų komponentų biocheminis gydymo agentas išsiskiria iš plyšio, kai į jį patenka vandens. Vėlesnis bakterijų sukeltas kalcio karbonato susidarymas lemia fizinį mikroplyšių užsidarymą. Eksperimentiniai rezultatai parodė, kad naudojant tokius gydymo agentus betono matricoje tiesiogiai, bakterijų sporų gyvybingumas sumažėjo 100–10000 kartų. Dėl šios priežasties buvo tiriamas cemento ir pūsto molio rūšies poveikis bakterijų sporų gyvybingumui betono matricoje. Rezultatai parodė, kad didesnis bakterijų sporų gyvybingumas buvo naudojant 10–20 mm frakcijos pūstą molį ir cementą, savo sudėtyje turintį kalkakmenio. Bakterinio betono bandiniuose buvo išgydomi įtrūkimai iki 0,15 mm pločio, kontroliniuose bandiniuose plyšiai negijo. Darbą sudaro šešios dalys: įvadas, literatūros apžvalga, medžiagos ir metodai, rezultatai ir jų aptarimas, išvados ir literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 68 p. teksto be priedų, 15 paveikslų, 17 lentelių, 90 bibliografinių šaltinių. Atskirai pridedami darbo priedai.

Crack formation is a commonly observed phenomenon in concrete structures. Increased permeability due to micro-cracks may significantly reduce the durability of concrete structures due to risk of ingress of aggressive substances. In order to increase autogenous crack-healing potential of concrete, specific healing agents can be incorporated in the concrete matrix. The aim of this study was to investigate the potential of bacteria to act as a self-healing agent in concrete. A specific alkali-resistant spore-forming bacteria B. pseudofirmus was selected for this purpose. Two-component biochemical self-healing agent consisting of bacteria and calcium lactate was embedded in porous expanded clay particles and mixed with the fresh mortar. Upon the crack formation, selfhealing agent is released from particle when water enters the crack. Later formation of calcium carbonate by bacteria results in physical closure of the microcracks. Experimental results showed that bacterial viability decreased by 100–10000 times when a twocomponent biochemical self-healing agent was added to the concrete matrix. For this reason, the effect of cement and expanded clay, respectively, on the viability of bacterial spores in the concrete matrix was investigated. Results showed that the higher bacterial spore viability was achieved by using the 10-20 mm fraction of expanded clay and the cement that contains the limestone. Experimental results showed crack-healing of up to 15 mm-wide cracks in the bacterial concrete specimens after 35 days submersion in water. In control specimens, the cracks have not been cured. Structure of this thesis: introduction, literature overview, the materials and methods, the results and discussion, conclusions, references. It consists of 68 pages without appendixes, 15 pictures, 17 tables, 90 bibliographical entries. Appendixes included.