Бактериальный бетон или самозалечивающийся бетон заполняет трещины, образовавшиеся в конструкциях, с помощью бактериальной реакции в бетоне после затвердевания. Рассматриваются виды бактерий, их механизм и приготовление бактериального бетона.
В наши дни использование технологий вывело стандарты строительства на новый высокий уровень. Различные виды процедур, методов и материалов используются для достижения очень хорошего, устойчивого и экономичного бетонного строительства.
Но из-за человеческих ошибок, неправильного обращения и неквалифицированной работы. Эффективное здание с трудом выдерживает свой проектный срок службы. Многие проблемы, такие как выветривание, трещины, протечки, изгиб и т.д., возникают после строительства.
Чтобы преодолеть эти проблемы, до и после строительства проводится множество восстановительных процедур.
Распространенной проблемой, встречающейся в зданиях, являются трещины. Трещины могут возникать по многим причинам. Некоторые причины перечислены ниже,
- Бетон расширяется и сжимается из-за разницы температур
- Оседание конструкции
- Из-за большой нагрузки
- Из-за потери воды с поверхности бетона происходит усадка
- Недостаточная вибрация во время укладки бетона
- Неправильное укрытие во время бетонирования
- Высокое водоцементное соотношение для придания бетону удобоукладываемости
- Из-за коррозии арматурной стали
- Многие смеси с быстрым схватыванием и набором прочности имеют повышенный потенциал усадки.
- Преимущества бактериального бетона
- Недостатки бактериального бетона
Бактериальный бетон или самозалечивающийся бетон
Эта распространенная проблема образования трещин в зданиях имеет множество способов устранения до и после образования трещин. Одним из таких средств является Бактериальный бетон или самозалечивающийся бетон.
Процесс самозалечивания трещин или самозаполнения трещин с помощью бактериальной реакции в бетоне после затвердевания известен как самозалечивающийся бетон.
Можно наблюдать, что небольшие трещины, возникающие в структуре шириной от 0,05 до 0,1 мм, полностью заделываются при повторных сухих и влажных циклах. Механизм такого автогенного заживления заключается в том, что трещины шириной 0,05-0,1 мм действуют как капилляры и частицы воды просачиваются через трещины. Эти частицы воды гидратируют цемент, не вступивший или частично вступивший в реакцию, и цемент расширяется, что в свою очередь заполняет трещину.
Но когда трещины имеют большую ширину, требуется проведение других работ по их устранению. Один из возможных методов, который в настоящее время исследуется и разрабатывается, основан на применении в бетоне бактерий, вырабатывающих минералы.
Бактерии, используемые для самозалечивания трещин, являются кислотообразующими бактериями. Эти виды бактерий могут находиться в спящих клетках и быть жизнеспособными более 200 лет в сухих условиях. Эти бактерии действуют как катализатор в процессе заживления трещин.
Различные виды бактерий, используемых в бетоне
Существуют различные виды бактерий, используемых в строительстве из бактериального бетона:
Механизм действия бактериального бетона
Самовосстанавливающийся бетон является результатом биологической реакции нереагировавшего известняка и питательного вещества на основе кальция с помощью бактерий для заживления трещин, появившихся на здании.
Особый вид бактерий, известный как Bacillus используются вместе с кальциевым питательным веществом, известным как Лактат кальция. При приготовлении бетона эти продукты добавляются во влажный бетон при перемешивании. Эти бактерии могут находиться в спящем состоянии около 200 лет.
Когда в бетоне появляются трещины, в них просачивается вода. Споры бактерий прорастают и начинают питаться лактатом кальция, потребляя кислород. Растворимый лактат кальция превращается в нерастворимый известняк. Нерастворимый известняк начинает твердеть. Таким образом, трещина заполняется автоматически, без какой-либо внешней помощи.
Другим преимуществом этого процесса является то, что поскольку кислород потребляется бактериями для преобразования кальция в известняк, это помогает предотвратить коррозию стали из-за трещин. Это повышает долговечность железобетонных конструкций.
Процесс заделки трещин в бетоне
Приготовление бактериального бетона
Бактериальный бетон может быть приготовлен двумя способами,
В методе прямого применения бактериальные споры и лактат кальция добавляются в бетон непосредственно при перемешивании бетона. Использование этой бактерии и лактата кальция не изменяет нормальных свойств бетона. При появлении трещин в конструкции по очевидным причинам.
Бактерии подвергаются воздействию климатических изменений. Когда вода вступает в контакт с этими бактериями, они прорастают, питаются лактатом кальция и производят известняк. Таким образом, трещины запечатываются.
Методом инкапсуляции бактерии и их пища, т.е. лактат кальция, помещаются внутрь обработанных глиняных гранул и готовится бетон. Для изготовления бактериального бетона добавляется около 6% глиняных гранул.
При изготовлении бетонных конструкций с использованием бактериального бетона, когда в конструкции возникает трещина, глиняные гранулы разрушаются, бактерии прорастают, разлагают лактат кальция и производят известняк, который затвердевает и таким образом запечатывает трещину. Небольшие трещины шириной около 0,5 мм могут быть обработаны с помощью бактериального бетона.
Среди этих двух методов обычно используется метод инкапсуляции, хотя он дороже, чем прямое нанесение.
Химический процесс самовосстановления или бактериального бетона
Когда вода вступает в контакт с негидратированным кальцием в бетоне, под воздействием бактерий образуется гидроксид кальция, который действует как катализатор. Этот гидроксид кальция вступает в реакцию с атмосферным углекислым газом и образует известняк и воду. Эта дополнительная молекула воды поддерживает реакцию.
Затем известняк затвердевает и заделывает трещины в бетоне.
Испытания и результаты самозалечивающегося или бактериального бетона и обычного бетона
Были проведены стандартные испытания обычного бетона и самовосстанавливающегося бетона. Были проведены испытания на прочность при сжатии и изгибе бетонного куба в течение 7 и 28 дней.
SL NO
ДНЕЙ
НОРМАЛЬНЫЙ БЕТОН
(Н/мм2)
БАКТЕРИАЛЬНЫЙ КОНКРЕТ (Н/мм2)
1
7
20.85
27.10
2
28
30.00
38.95
Результат испытания на прочность при сжатии в течение 7 и 28 дней для бактериального бетона
SL NO
3.90
4.6
7.05
7.80
Результат испытания на прочность при изгибе для бактериального бетона в течение 7 и 28 дней
Из результатов видно, что как прочность на сжатие, так и прочность на изгиб бактериального бетона выше, чем у обычного бетона.
Преимущества и недостатки бактериального бетона
Преимущества бактериального бетона
Недостатки бактериального бетона
- Характеристики воды – физические, химические и биологические.
- Роль хлорида кальция в бетоне.
- Виды трещин в свежем и затвердевшем бетоне, их причины и борьба с ними.
- Коррозия стальной арматуры в бетоне – причины и защита.
- Какие существуют методы ремонта трещин в бетоне?.
- Различные формы коррозии в стальных мостах.
- Оценка трещин в бетоне для определения местоположения и протяженности трещин.