Bacillus genties bakterijų gyvybingumo poveikis plyšių užsivėrimui betone

Abstract

Disertacijoje nagrinėjamas į skirtingus nešiklius įmobilizuotų Bacillus genties bakterijų poveikis betonui ir jų gyvybingumas šarminėje aplinkoje. Disertacijos tikslas – parinkti biologinio betono sudėtį, kuri užtikrintų bakterijų gyvybingumą, bei ištirti plyšių užsivėrimą jame laboratorinėmis sąlygomis. Užtikrinus bakterijų gyvybingumą biologinio betono mišinyje, tokios konstrukcijos galėtų būti eksploatuojamos ilgesnį laiką ir būtų sumažintos jų priežiūros išlaidos. Darbe sprendžiami keli uždaviniai, susiję su bakterijų gyvybingumu betone: ištirti cemento sudėties bei aplinkos poveikio įtaką skirtingų rūšių bakterijų gyvybingumui, parinkti bakterijų nešiklį biologiniame betone ir ištirti biologinio betono plyšių užsivėrimo efektyvumą. Šie uždaviniai suformuluoti atsižvelgiant į tai, kad vienas iš didžiausių iššūkių, kuriant biologinį betoną, yra ilgalaikio į jį įterptų bakterijų gyvybingumo užtikrinimas. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, naudotos literatūros šaltiniai, bendrosios išvados, autorės publikacijų disertacijos tema sąrašai, rekomendacijos ir santrauka anglų kalba. Įvadiniame skyriuje pristatoma tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašomas tyrimų objektas, formuluojamas darbo tikslas ir uždaviniai, aprašoma tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė reikšmė, ginamieji teiginiai. Įvado pabaigoje pristatomos disertacijos tema autorės paskelbtos publikacijos, pranešimai konferencijose ir disertacijos struktūra. Pirmasis skyrius skirtas literatūros apžvalgai. Šiame skyriuje aprašomi bakterinio CaCO3 išsodinimo keliai, apžvelgiami nešikliai, kurie gali būti naudojami bakterijų apsaugai biologiniame betone, aptariamos bakterijų bei kitų mikroorganizmų panaudojimo biologiniame betone galimybės. Skyriaus pabaigoje formuluojamos išvados ir disertacijos uždaviniai. Antrajame skyriuje pateiktos tyrimo metu naudotos medžiagos, apra-šomi metodai, naudoti cemento pastų savybių, bakterijų gyvybingumo smulkiagrūdžiame betone ir savaiminio plyšių užsivėrimo tyrimams. Trečiajame skyriuje aprašyti bakterijų gyvybingumo tyrimai biologiniame betone, naudojant skirtingas bakterijų rūšis ir nešiklius. Pateikta bakterijų gyvybingumo priklausomybė nuo cemento tipų, cemento hidratacijos temperatūros, aplinkos sąlygų. Taip pat ištirtas bakterijų gebėjimas užtaisyti atsivėrusius plyšius biologiniame betone. Disertacijos tema paskelbti 5 moksliniai straipsniai: 4 – mokslo žurna-luose, įtrauktuose į Web of Science duomenų bazę, turinčiuose citavimo in-deksą̨, 1 – recenzuojamame mokslo žurnale. Disertacijos tema skaityti 8 pranešimai Lietuvos ir tarptautinėse konferencijose.

This dissertation investigates the effect of Bacillus genus bacteria immobilised in different carriers on concrete and their viability in alkaline environments. The dissertation aims to select the composition of biological concrete that ensures the viability of the bacteria and to investigate the closure of cracks in it under laboratory conditions. Ensuring bacterial viability in biological concrete could allow such structures to last longer and reduce maintenance costs. The dissertation approaches several objectives, such as investigating the influence of cement composition and environmental factors on the viability of different types of bacteria in biological concrete, selecting the most suitable bacterial carrier, and investigating the crack closure ability of the concrete. These tasks are formulated considering that one of the significant challenges in developing biological concrete is ensuring the long-term viability of the incorporated bacteria. The dissertation consists of an introduction, three chapters, General Conclusions, References, lists of publications on the topic of the dissertation, Recommendations, and Summary in English. The introduction presents the problem under investigation, the relevance of the dissertation, and the research object. It formulates the purpose and tasks, research methodology, scientific novelty, the practical significance of results, and defended statements. The introduction ends by presenting the author’s publications on the subject of the dissertation, information on presentations at scientific conferences, and describes the structure of the dissertation. The first chapter revises the used literature. This chapter describes the pathways of bacterial CaCO3 precipitation, reviews the carriers that can be used to protect bacteria in biological concrete, and discusses the possibilities of using bacteria and other microorganisms in biological concrete. At the end of the chapter, conclusions are drawn, and the dissertation’s tasks are formulated. The second chapter presents the materials used in the study and describes the methods used to investigate the properties of cement pastes, the viability of bacteria in concrete and the self-closing of cracks. The third chapter presents bacterial viability studies in biological concrete using different bacterial species and carriers. It reveals the dependence of bacterial viability on cement types, cement hydration temperature, and environmental conditions. The efficiency of crack closure in biological concrete is also investigated. Four articles on the dissertation topic were published in scientific journals included in the list of Web of Science, and one was published in another peer-reviewed journal. Eight presentations on the topic of the dissertation were made at national and international conferences.