بررسی دوام و خواص بتن باکتریایی

الزامات محیط اداری
تعاریف فضاهای اشتغال و الزامات کلی
آگوست 19, 2020
بتن در صنعت ایران
شرایط کنونی بتن در صنعت ایران
آگوست 20, 2020
دوام و خواص بتن باکتریایی

دوام و خواص بتن باکتریایی

تولید بتن باکتریایی در انحصار چند کشور

تقریبا ۸۰ درصد از زیرساخت های جهان از بتن مسلح ساخته شده است. تعمیر و نگهداری آنها نیاز به یک سرمایه گذاری عظیم دارد که فقط چند کشور در جهان از عهده آن بر می آیند، در نتیجه به یک تلاش جهانی در زمینه ی فن آوری های پایدار و اقتصادی برای نگه داری این زیر ساخت ها نیاز است، که هزینه های زیست محیطی و اجتماعی به دنبال نداشته باشند از میان این زمینه ها مبحث افزایش عمر سازه های بتنی از اهمیت و جایگاه خاصی برخوردار می باشد، که افزایش دوام می تواند از دو جنبه جلوگیری از ایجاد ترک و ترمیم ترک بررسی شود.

فرسودگی بتن

مواد ساختمانی نظیر بتن در معرض عمل هوازدگی، عوامل بیولوژیکی و شیمیایی و سایر شرایط مخرب می باشند.

از مهم ترین این عواملی که موجب تخریب و انهدام سازه ها و یا به عبارتی، با ایجاد ترک باعث کاهش دوام و استحکام آن ها می شوند

مورادی که باعث کاهش بازدهی و دوام بتن می شود

 نفوذ نمک ها

حملات کلریدی

حملات سولفاتی

یخ زدگی

عکس العمل قلیایی سنگدانه ها

عکس العمل کریناسیون

همه این  واکنش ها باعث ایجاد ترک در سازه ها و کاهش عمر مفید آنها می شوند. تشکیل ترک در بتن فرآیندی است که به سختی می توان از آن اجتناب کرد.

 ترک های با پهنای کمتر از ۰٫۲ میلی متر و کوچک تر از آن معمولا غیر مهم در نظر گرفته می شوند، اگر چه این ترکها روی خواص استحکامی سازه تاثیر گذار نیستند اما می توانند منجر به افزایش تخلخل و نفوذ شود که در طولانی مدت باعث فساد و تخریب زمینه بتنی و خوردگی زودرس آرماتورهای بتنی می گردند.

 بنابراین دوام و پایداری طولانی مدت سازه کاهش می یابد.

استفاده از بتن باکتریایی

در تعدادی از تحقیقات انجام شده گزارش شده است که سازه های بتنی یک ظرفیت مشخص برای ترمیم این نوع از ترک ها دارند لذا استفاده از گزینه های جایگزین از جمله بتن باکتریایی مورد توجه قرار گرفته است.

در روش جدید، برای اصلاح ساختاری سازه های آسیب دیده از یک فرآیند میکروبی که در آنها فعالیت های متابولیکی منجر به رسوب کلسیم کربنات در قالب کلسیت می گردد، استفاده می شود که باعث ترمیم ترک ها و کاهش نفوذپذیری بتن خواهد شد. این پدیده رسوب کلسیت تحریک شده با باکتری یا به اختصار MICP نامیده می شود.

وجود باکتری ها در افزایش کیفیت

باکتری ها می توانند در حضور مواد مغذی مانند بافر فسفات یا اوره به صورت مداوم یک لایه کلسیت غیر قابل نفوذ روی سطح بتن ایجاد کنند.

رسوب ایجاد شده، ساختار کریستالی درشتی دارد که به آسانی به شکل پوسته هایی به سطح بتن می چسبد. هم چنین pH عامل مهمی در فعالیت یا عدم فعالیت باکتری ها در محیط بتن می باشد .

کلسیفیکیشن در تولید بتن

 به طور کلی مفهوم بیو کلسیفیکیشن در اوایل قرن بیستم آغاز شد. بوکت و همکاران مشخص کردند، کلسیفیکیشن روندی معمول در خاک است و به صورت آزمایشگاهی شکل گیری کلسیت را با بعضی از باکتری های خاکزی انجام دادند فیچر به بررسی فعالیت اوره آز و تاثیر آن بر رسوب کلسیت پرداخت که برای اولین بار از اصطلاح کربنات کلسیم میکروبی (MICP) استفاده کرد.

 سپس پی برند، که برای پر کردن خلل و فرج محیط های متخلخل می توان از کربنات کلسیم تولید شده توسط باکتری باسیلوس پاستوری استفاده کرد نخستین تحقیق در زمینه تعمیر بتن با MICP به وسیله گروه راما کریشنان در دانشکده صنعت و معدن داکوتای جنوبی آمریکا انجام شده است بسیاری از تحقیقات در رابطه با تاثیر باکتری در زمینه های مختلف بتن از قبیل افزایش دوام مواد ساختمانی منتشر شده.

ایجاد میکروارگانیسم ها در پایداری و ترمیم

کاربرد میکروارگانیسم های مختلف در پایداری این فن آوری در ساخت و ساز مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است همچنین فن آوری خود ترمیمی باکتریایی با فرآیند خودترمیمی ذاتی بتن مقایسه شده است پیشرفت های سریعی در پیدا کردن علل ترک خوردگی بتن و استفاده از تکنیک های میکروبی برای ترمیم ترکها انجام شده است.

ولی کاهش جذب آب را در نمونه های سنگ آهک به علت پوشش موثر کلسیت توسط باکتری ها گزارش کرد راماچاندران و همکاران افزایش مقاومت فشاری ملات سیمان را با استفاده از باکتری پاستوری گزارش کردند کمبود پوشش های سطحی متعارف، توجه به درمان های جایگزینی برای بهبود دوام بتن را به خود جلب کرد، لذا دی مویانک و همکاران رسوب کربنات باکتری را بر روی دوام نمونه های ملات با تخلخل های مختلف مورد بررسی قرار دادند.

آنها مشاهده کردند که جذب آب و نفوذپذیری گازها کاهش می یابد . آکال و همکاران با استفاده از باکتری مگاتریوم، بهبود مقاومت و خصوصیات نفوذپذیری نمونه های بتنی و ملات خاکستر بادی را نشان دادند.

 در تحقیقی دیگر توزیع کلسیم کربنات را بر روی ظرفیت جذب آب نمونه های بتنی بعد از ترمیم سطح بتن به وسیله دو نوع باکتری را مورد تحقیق قرار دادند .

نقش کربنات کلسیوم ترمیم بتن

رسوبات کربنات کلسیم به عنوان یک درزگیر میکروبی توانمندی بالای خود را در پر کردن ترک ها و شکاف های ریز در گرانیتها، سنگ ها و ماسه نشان داده است.

در سال ۲۰۱۰ جانکرز و همکاران اثر عملکرد باکتری را به عنوان عامل خود ترمیم، برای ساخت بتنی پایدار بررسی کرده. آنها مشاهده کردند که با افزودن اسپورهای باکتری به مخلوط بتن، قطر خلل و فرج در ماتریس سیمانی با افزایش سن بتن کاهش می یابد.

در این فرآیند اسپورهای باکتری در حضور لاکتات کلسیم فعال شده و با تولید رسوبات کلسیت، حفرات موجود در بتن را پر می کنند باکترهایی که به عنوان عامل خودترمیم در بتن استفاده می شوند؛ باید در زمان طولانی، ترجیحا در کل زمان عمر یک سازه قابلیت درزگیری ترکها را داشته باشند.

بالا رفتن کیفیت و خمشی در بتن

رنگ و همکاران با استفاده از باکتری باسیلوس اسفریکوس در مخلوط بتن مشاهده نمودند که به محض ایجاد ترک و ورود آب، فعالیت باکتری ها آغاز شده و در یک محیط کلیسمی قوی، رسوب کربنات کلسیم به وجود می آید و یک لایه کلسیتی نفوذ ناپذیر ترکها را پر می کند، همچنین افزایش مقاومت خمشی و کاهش ضریب نفوذپذیری آب از دیگر نتایج آنها بود تحقیق آکال و همکاران در خصوص بررسی تاثیر عملکرد زیستی باکتری باسیلوس اسفریکوس بر روی دوام و خصوصیات میکرو سازهای بتن است.

نتایج کلی تحقیقات برای تولید بتن جدید

از جمله نتایج این تحقیق می توان به بهبود نفوذپذیری، مقاومت فشاری و ترمیم ترکهای سطحی بتن اشاره کرد القمری بر روی آغشته سازی، کپسوله سازی سنگ دانه های سبک و عملکرد خود ترمیمی تحقیق کرد.

قطر سنگ دانه ها بین ۴ تا ۸ میلی متر بود که با عامل خودترمیمی سیلیکات سدیم آغشته شده، بعد از ۲۸ روز نمونه های حاوی سنگ دانه های سبک آغشته به مواد خودترمیمی تحت آزمایش خمش سه نقطه ای %۸۰ بازیابی مقاومت داشته اند شرایطی مانند دمای بالا، کاهش مواد مغذی و pH بالا، ممکن است مانع از تولید کربنات کلسیم توسط باکتری ها شود.

 این یافته جدید بینشی در مورد چگونگی شرایط چسباندن سیمان را فراهم می کند که بر روی پایداری میکروارگانیسم ها تاثیر می گذارد در سال ۲۰۱۷ حسینی و همکاران به ارزیابی تأثیر دو نوع باکتری اسپوروسارسینا پاستوری و باسیلوس سابتیلیس با غلظت های مختلف سلولی در جذب آب چهار نوع سنگ دانه ی سبک بتن پرداختند.

 سنگ دانه ها با دیواره سلولی باکتریها بهبود پیدا کرده اند، که در کل باعث افزایش دوام و بهبود ویژگی های مکانیکی بتن هم می شود همچنین حسینی در طی تحقیقات دیگری به بررسی اثرات اصلاح باکتریایی بر مقاومت فشاری، جذب آب و نفوذ پذیری کلرید در بتن سبک پرداخت. نتایج نشان داد که به طور متوسط ۱۰ درصد کاهش جذب آب، ۲۰ درصد افزایش مقاومت فشاری و ۲۰ درصد کاهش جذب کلرید اتفاق افتاده است

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *