بتن خود ترمیم شونده با باکتری Bacteria

بتن خود ترمیم شونده با باکتری Bacteria

نحوه دیگری به صورت تلفیقی از مواد طبیعی و نانو مواد جهت ترمیم هوشمند بتن ، توسعه یافته میباشد. این روش با کمک نوع خاصی از باکتری های موجود در طبیعت که قادر به زیست در محیط قلیایی بالای بتن می باشند ، برای ساخت بتن خود ترمیم استفاده می‌شود.

دسته هایی از هاگ های پرطاقت باکتری وابسته به مجموعه باسیل ها می‌باشند.

نمونه این باکتری موسوم به باسیلوس میباشد که در دریاچه های دارای خواص قلیایی در کشورهای روسیه و مصر به مدت طولانی قادر به زیست بوده اند. این باکتری ها به همراه منبع تغذیه شان در گلوله های کوچک از جنس سرامیک درنظرگرفته شده و به طور سوسپانسیون در آب بتن قرار داده می‌شوند تا از فعالسازی نا بهنگام در ترکیب بتن خیس جلوگیری خواهد شد.

این بتن با یاری باکتری موجود در میکروکپسول و در صورت تزریق آب امکان خود ترمیمی پیدا می نماید. میکروکپسول با در میان گرفتن و محافظت از باکتری مواد مغذی و لاکتات کلسیم را برای پرورش آن تامین می کند.

باکتری ها تا زمان شکل گیری شکاف ، به طور پیش فعال یا این که به اصطلاح خواب در بتن باقی میمانند و آنگاه در اثر گسترش شکاف و نفوذ آب به مقطع ، فعال گردیده و در اثر برخورد با ترکیبات بتن ، رسوب سخت کربنات کلسیم ساخت و به وسیله آن منافذ شکاف بسته شود.

هنگامی که آن‌ها شروع به تغذیه می نمایند آب را حریصانه می بلعند و به مقدار فراوانی سنگ آهک بلورین تولید می نمایند که با گاز سبب پرشدن منافذ و سوراخها میگردد. این بتن نو قدمت سازه را تا 50 درصد ارتقا داده و نیاز به تعمیرات دوره ای را کاهش می‌دهد ، همینطور قادر است از زنگ زدگی فولاد داخل بتن جلوگیری بعمل آورد.

فعال شدن هیدرولیز به جهت رسیدن آب به باکتری هادر اثر شکاف خوردن و نفوذ آب به باطن نمونه
تشکیل رسوب کربنات کلسیم در صورت وجود یون های Ca +2 به مقدار کافی
مسدود شدن شکاف ها بوسیله رسوب کربنات کلسیم و دوری از نفوذ پذیری

انتخاب نوع باکتری که به طور سوسپانسیون در بخشی از بتن وارد می‌شود مهم‌ترین پارامتر طراحی در این سیستم میباشد.

در این راستا ضروری میباشد باکتری منتخب:

امکان زنده ماندن برای مدت زمان طولانی در محیط قلیایی بتن با PH نزدیک به 11 تا 13 را داشته باشد.
از مقاومت مکانیکی کافی برای مدت میکس برخوردار باشد.
باعث کاهش مقاومت نخستین و پایانی بتن نشود.
در یکسری آزمایشات بر روی جذب آب به منظور تعیین میزان نفوذ پذیری نمونه های ترمیم شده به وسیله باکتری انجام داده میباشد که نتایج آن در شکل زیر نقل شده است .

تاثیر معالجه باکتری

تاثیر معالجه باکتری در طول زمان مدت 168 ساعت برای جذب آب نزدیک به 6 برابر نمونه شاهد است که تأیید کننده تشکیل رسوب کلسیم در حضور باکتری میباشد. نقطه شایان توجه سرعت زیاد رسیدن به جذب آب مناسب و اختلاف کم در معیار جذب آب در زمان های بیشتراز 10 ساعت برای نمونه های باکتریایی میباشد. این مقاله نشان دهنده تاثیر بالای تشکیل حتی یک لایه کلسیت در قبال میزان جذب آب است.

برای اطمینان از تشکیل لایه های کلسیت از بررسی کیفیت سنجی پرتو اشعه ایکس استفاده میشود. برخی از عکس های گرفته شده برای نمونه هایی که تحت معالجه باکتری قرار گرفتند، نمایش دهنده دو سطح I و II میباشد. سطح I بیان‌کننده ماتریس سیمانی معمولی و سطح II بیان‌کننده رسوبات برجسته کربنات کلسیم و تشکیل الیه های ضخیم و نفوذ ناپذیر میباشد.