Эттрингит в бетоне — что это, как появляется и почему разрушает бетон

Цемент — это самое популярное строительное сырье, входящее в состав разнообразных материалов, растворов, штукатурок. После соединения с водой он образует прочнейшее камневидное тело, обладающее твердостью, не боящееся влаги и отличающееся большим сроком службы. Но плотная цементная масса долго твердеет, поэтому монтажные или отделочные работы нередко затягиваются.

Содержание:

• Использование гипса для производства цемента
• Эттрингит, или «цементная бацилла»
• Последствия соединения гипса и цемента
• Предотвращение проблем и применение гипсово-цементной смеси

Порой у строителей возникает вопрос, а можно ли добавить к цементу гипс, ведь смесь должна получиться более легкой, эластичной и быстросохнущей? К сожалению, подобные эксперименты могут привести к печальным последствиям.

Использование гипса для производства цемента

В состав цемента входит множество разных ингредиентов. Прежде всего, его основу составляют минеральные породы в форме мельчайшей крошки — мел, известняк, доломит, кальциты и другие вещества карбонатной группы. Также при производстве используются глина, суглинок, сланцы, лесс и прочие глинистые породы. С точки зрения химии в составе цемента можно выявить оксиды многих металлов и неметаллов — алюминия, магния, железа, кремния, кальция.

В процессе создания цемента все компоненты соединяются, сушатся, перемалываются в пыль, после прогреваются при высокой температуре. В результате получается клинкер, который опять дробится до мельчайших частиц. Далее в него вводятся синтетические модификаторы и улучшители свойств цемента.

В качестве добавок к материалу может выступать и гипс в объеме до 3-6% от общего веса (после приготовления цементной массы). В такой форме он прибавляет раствору прочности и не оказывает вредного воздействия.

к содержанию ↑

Эттрингит, или «цементная бацилла»

Частные «специалисты», а также новички в сфере строительства и ремонта нередко вводят в бетонную смесь значительную долю гипса или алебастра с целью получения пластичного универсального раствора, который можно будет накладывать более толстым слоем. По их мнению, с помощью такого состава можно сразу избавиться от крупных дефектов и за один подход выровнять поверхность. Кроме того, время застывания раствора должно серьезно сократиться, что повысит общую скорость ремонтных работ в разы.

Что происходит в ходе таких действий внутри цементного раствора на химическом уровне? После введения воды начинается реакция входящих в состав цемента алюминатов с полуводным гипсом. В итоге формируется гидросульфоалюминат кальция, или эттрингит — минерал с беловатым или желтоватым цветом, производное алюминия и кальция, сульфат.

Данный камень раньше называли «цементной бациллой». Он имеет кристаллическую структуру, причем отдельные кристаллы сильно растут при наборе прочности и разрушают сам цемент.

к содержанию ↑

Последствия соединения гипса и цемента

После введения гипса в цементную смесь уже спустя 1-5 суток на камне начинают формироваться целые россыпи микротрещин. Противостоять появлению эттрингита в ходе гидратации невозможно. Более того, процесс постоянно нарастает по мере воздействия на материал влаги из осадков, воздуха.

Цементный камень все равно разрушится в ближайшем будущем. Кроме того, при использовании металлической сетки для армирования стен она заржавеет, так как из-за присутствия гипса смесь станет аккумулировать влагу. На поверхности отделки выступят некрасивые пятна ржавчины.

к содержанию ↑

Предотвращение проблем и применение гипсово-цементной смеси

При нанесении цементного раствора с добавлением гипса на кирпичную стену, которая располагается внутри здания, можно спасти ситуацию довольно просто. Достаточно наложить слой стандартной цементной финишной штукатурки или шпаклевки. Это защитит материал от контакта с влагой и предотвратит появление эттрингита. Если стена бетонная или выходит наружу, такой подход не будет результативным.

Химическая реакция неизбежна, и даже при ее медленном развитии отделка прослужит максимум 5 лет, да и то при условии неподверженности покрытия регулярному воздействию влаги. В качестве фасадного оформления цемент полностью разрушится после первой же зимы.

Чтобы устранить риск появления эттрингита, в композицию «гипс плюс цемент» вводят специальные пуццолановые добавки с кремнеземом в активной форме. Они могут быть природными (диатомит, трепел, опока) или синтетическими по происхождению (кислые доменные шлаки, метакаолин, белая сажа, микрокремнезем).

При добавлении этих веществ падает концентрация гидрооксида кальция в растворе, поэтому цементная бацилла не появляется. При изготовлении раствора с таким составом получается ГЦПВ — гипсо-цементно-пуццолановое вяжущее.

ГЦПВ активно применяется при производстве бетонов, прочность которых составляет 15-80 МПа, морозостойкость — 25-300 циклов и даже более. В таких бетонах тщательно подобраны пропорции основных компонентов, а также пуццолановых добавок, пластификаторов, наполнителей. Подобный бетон отверждается уже за 60 минут, а прочен настолько, что может служить сырьем для изготовления искусственного камня для фасадов.

При самостоятельном заведении ГЦПВ тоже возможно пользоваться кремнеземными добавками, но результат часто бывает непредсказуемым. Во избежание последствий лучше применять заводские смеси и строго соблюдать технологию, что напрямую влияет на качество и долговечность результата.

Эттрингит | это… Что такое Эттрингит?

Эттрингит – природный минерал – гидросульфоалюминат кальция, относящийся к ряду твердых растворов AFt. Гидросульфоалюминат кальция, относящийся к ряду твердых растворов AFt – с общей структурной формулой [Ca3(AI, Fe) х (OH)6 х 12h3O]2 х Х3 хh3O, где х больше; либо =2,Х – одна формульная единица двузарядного аниона, или две – однозарядного. При обычной влажности этрингит начинает терять кристаллизационную воду уже при 50°С. Быстрая потеря воды происходит при 125-130°С. Эттрингит, образовавшийся при твердении цемента, является составной частью структуры цементного камня и определяет формирование его ранней прочности. Если эттрингит образуется в уже сформировавшейся, упрочнившейся структуре, например, при сульфатной коррозии цементного камня, его образование может быть причиной разрушения камня, по этой причине это соединение называют также – Цементной бациллой.

[Козлова В. К., ВольфА. В. Анализ причин позднего появления эттринга в цементном камне. Ползуновский вестник. № 3 2009 ]

Эттрингит – ЗСаО А1203-3CaS04 31Н20 высокосульфатная форма гидро – сульфоалюмината кальция, фаза цементного камня, иглоподобный минерал, кристаллизирующийся с увеличением объема.

[Ушеров-Маршак А. В. Бетоноведение: лексикон. М.: РИФ Стройматериалы.- 2009. – 112 с.]

Рубрика термина: Горные породы

Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехника, Автотранспорт, Акустические материалы, Акустические свойства, Арки, Арматура, Арматурное оборудование, Архитектура, Асбест, Аспирация, Асфальт, Балки, Без рубрики, Бетон, Бетонные и железобетонные, Блоки, Блоки оконные и дверные, Бревно, Брус, Ванты, Вентиляция, Весовое оборудование, Виброзащита, Вибротехника, Виды арматуры, Виды бетона, Виды вибрации, Виды испарений, Виды испытаний, Виды камней, Виды кирпича, Виды кладки, Виды контроля, Виды коррозии, Виды нагрузок на материалы, Виды полов, Виды стекла, Виды цемента, Водонапорное оборудование, Водоснабжение, вода, Вяжущие вещества, Герметики, Гидроизоляционное оборудование, Гидроизоляционные материалы, Гипс, Горное оборудование, Горные породы, Горючесть материалов, Гравий, Грузоподъемные механизмы, Грунтовки, ДВП, Деревообрабатывающее оборудование, Деревообработка, ДЕФЕКТЫ, Дефекты керамики, Дефекты краски, Дефекты стекла, Дефекты структуры бетона, Дефекты, деревообработка, Деформации материалов, Добавки, Добавки в бетон, Добавки к цементу, Дозаторы, Древесина, ДСП, ЖД транспорт, Заводы, Заводы, производства, цеха, Замазки, Заполнители для бетона, Защита бетона, Защита древесины, Защита от коррозии, Звукопоглащающий материал, Золы, Известь, Изделия деревянные, Изделия из стекла, Инструменты, Инструменты геодезия, Испытания бетона, Испытательное оборудование, Качество цемента, Качество, контроль, Керамика, Керамика и огнеупоры, Клеи, Клинкер, Колодцы, Колонны, Компрессорное оборудование, Конвеера, Конструкции ЖБИ, Конструкции металлические, Конструкции прочие, Коррозия материалов, Крановое оборудование, Краски, Лаки, Легкие бетоны, Легкие наполнители для бетона, Лестницы, Лотки, Мастики, Мельницы, Минералы, Монтажное оборудование, Мосты, Напыления, Обжиговое оборудование, Обои, Оборудование, Оборудование для производства бетона, Оборудование для производства вяжущие, Оборудование для производства керамики, Оборудование для производства стекла, Оборудование для производства цемента, Общие, Общие термины, Общие термины, бетон, Общие термины, деревообработка, Общие термины, оборудование, Общие, заводы, Общие, заполнители, Общие, качество, Общие, коррозия, Общие, краски, Общие, стекло, Огнезащита материалов, Огнеупоры, Опалубка, Освещение, Отделочные материалы, Отклонения при испытаниях, Отходы, Отходы производства, Панели, Паркет, Перемычки, Песок, Пигменты, Пиломатериал, Питатели, Пластификаторы для бетона, Пластифицирующие добавки, Плиты, Покрытия, Полимерное оборудование, Полимеры, Половое покрытие, Полы, Прессовое оборудование, Приборы, Приспособления, Прогоны, Проектирование, Производства, Противоморозные добавки, Противопожарное оборудование, Прочие, Прочие, бетон, Прочие, замазки, Прочие, краски, Прочие, оборудование, Разновидности древесины, Разрушения материалов, Раствор, Ригеля, Сваи, Сваизабивное оборудование, Сварка, Сварочное оборудование, Свойства, Свойства бетона, Свойства вяжущих веществ, Свойства горной породы, Свойства камней, Свойства материалов, Свойства цемента, Сейсмика, Склады, Скобяные изделия, Смеси сухие, Смолы, Стекло, Строительная химия, Строительные материалы, Суперпластификаторы, Сушильное оборудование, Сушка, Сушка, деревообработка, Сырье, Теория и расчет конструкций, Тепловое оборудование, Тепловые свойства материалов, Теплоизоляционные материалы, Теплоизоляционные свойства материалов, Термовлажносная обработка бетона, Техника безопасности, Технологии, Технологии бетонирования, Технологии керамики, Трубы, Фанера, Фермы, Фибра, Фундаменты, Фурнитура, Цемент, Цеха, Шлаки, Шлифовальное оборудование, Шпаклевки, Шпон, Штукатурное оборудование, Шум, Щебень, Экономика, Эмали, Эмульсии, Энергетическое оборудование

Источник: Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. — Калининград. Под редакцией Ложкина В.П.. 2015-2016.

Самовосстанавливающийся биобетон с использованием Bacillus subtilis, инкапсулированных в наночастицы оксида железа

. 2022 3 ноября; 15 (21): 7731.

дои: 10.3390/ma15217731.

Фейсал Махмуд ¹ , Сардар Кашиф Ур Рехман ¹ , Мохаммед Джамиль ² , Надя Риаз ³

, Мухаммад Фейсал Джавед ¹ , Абделатиф Салми ⁴ , Юссеф Ахмед Авад ⁵

Принадлежности

• ¹ Факультет гражданского строительства, Университет COMSATS Исламабад, кампус Абботтабад, Абботтабад 22060, Пакистан.
• ² Факультет гражданского строительства, Университет короля Халида, Абха 61421, Саудовская Аравия.
• ³ Департамент наук об окружающей среде, Университет КОМСАТС Исламабад, кампус Абботтабад, Абботтабад 22060, Пакистан.
• ⁴ Факультет гражданского строительства, Инженерный колледж в Алхардже, Университет принца Саттама бин Абдулазиза, Алхардж 16273, Саудовская Аравия.
• ⁵ Факультет проектирования конструкций, инженерно-технический факультет, Университет будущего в Египте, Новый Каир 11835, Египет.

• PMID: 36363323
• PMCID: PMC9656118
• DOI: 10.
  3390/ma15217731

Бесплатная статья ЧВК

Фейсал Махмуд и др. Материалы (Базель). 2022 .

Бесплатная статья ЧВК

. 2022 3 ноября; 15 (21): 7731.

дои: 10.3390/ma15217731.

Авторы

Фейсал Махмуд ¹ , Сардар Кашиф Ур Рехман ¹ , Мохаммед Джамиль ² , Надя Риаз ³ , Мухаммад Фейсал Джавед ¹ , Абделатиф Салми ⁴ , Юссеф Ахмед Авад ⁵

Принадлежности

• ¹ Факультет гражданского строительства, Университет COMSATS Исламабад, кампус Абботтабад, Абботтабад 22060, Пакистан.
• ² Факультет гражданского строительства, Университет короля Халида, Абха 61421, Саудовская Аравия.
• ³ Департамент наук об окружающей среде, Университет КОМСАТС Исламабад, кампус Абботтабад, Абботтабад 22060, Пакистан.
• ⁴ Факультет гражданского строительства, Инженерный колледж в Алхардже, Университет принца Саттама бин Абдулазиза, Алхардж 16273, Саудовская Аравия.
• ⁵ Кафедра проектирования конструкций, инженерно-технологический факультет, Университет будущего в Египте, Новый Каир 11835, Египет.

• PMID: 36363323
• PMCID: PMC9656118
• DOI: 10. 3390/ma15217731

Абстрактный

Для создания излечимой цементно-бетонной матрицы растворы с микробным самовосстановлением значительно более креативны и потенциально успешны. В текущем исследовании изучается, могут ли грамположительные »

Bacillus subtilis » ( B. subtilis ) микроорганизмы могут эффективно восстанавливать структурные и неструктурные трещины, вызванные нано- и микромасштабами. Путем согласованного создания эффективной стратегии иммобилизации основная проблема, связанная с жизнеспособностью таких микробов, в атмосфере бетонной смеси успешно отработаны.Синтезированы наночастицы оксида железа.Исследуемой иммобилизирующей средой служили наночастицы оксида железа, подтвержденные различными методами (РФА, СЭМ, ЭДС, ТГА, ИК-Фурье).Измерением средней прочности на сжатие образцов (ASTM C109) и оценивая заживление, исследовали воздействие триггерных бактерий B. subtilis , иммобилизованных на наночастицы оксида железа. Восстановление прочности на сжатие образцов с трещинами после терапевтического интервала в 28 дней служило механическим индикатором процесса заживления. Чтобы точно сопоставить эффективность восстановления как меру продолжительности заживления трещины, нагрузка перед растрескиванием была установлена ​​​​на уровне 80% от предельного напряжения сжатия, или «f c», а период заживления трещины поддерживался на уровне 28 дней. По результатам 9Бактерии 0125 B. subtilis значительно повысили прочность на сжатие и ускорили процесс заживления цементно-бетонной смеси с трещинами. Было доказано, что наночастицы оксида железа являются лучшим иммобилизатором для поддержания жизни микробов B. subtilis до образования трещин. Обусловленное бактериальной активностью отложение кальцита в образовавшихся нано-/микротрещинах было подтверждено микрографическими и химическими исследованиями (XRD, FTIR, SEM и EDX).

Ключевые слова: сенная палочка; биобетон; заживление трещин; наночастицы оксида железа; микробно-индуцированный карбонат кальция.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Цифры

Рисунок 1

Метод осаждения для синтеза…

Рисунок 1

Метод осаждения для синтеза ИОНФ. ( A ) Добавление FeCl ₃ .6H…

Рисунок 1

Метод осаждения для синтеза ИОНФ. ( A ) Добавление FeCl ₃ .6H ₂ O в дистиллированную воду; ( B ) Добавление FeSO ₄ .7H ₂ O в дистиллированную воду; ( C ) Смешивание и перемешивание обоих растворов; ( D ) регулирование pH; ( E ) Черноватый цвет; ( F ) Фильтрация и промывка; и ( G ) Сушка в печи.

Рисунок 2

Метод выделения бактерий…

Рисунок 2

Метод выделения бактерий Bacillus subtilis из почвы.

фигура 2

Метод выделения бактерий Bacillus subtilis из почвы.

Рисунок 3

Рост колоний. ( А…

Рисунок 3

Рост колоний. ( A ) Образец выделения из почвы и ( Б…

Рисунок 3

Рост колоний. ( A ) Образец выделения из почвы и ( B ) подробное изображение колонии.

Рисунок 4

Процесс получения бактериальных спор…

Рисунок 4

Процесс получения бактериальных спор. ( A ) Приготовление питательных веществ с ламинарным потоком…

Рисунок 4

Процесс получения бактериальных спор. ( A ) Ламинарное приготовление питательного бульона; ( B ) питательный бульон для питательной среды для роста бактерий; ( C ) инкубационный рост при встряхивании; ( D ) спектрофотометрический счетчик колоний; ( E ) водяная баня для инактивации роста; ( F ) центрифугирование для получения бактериальных спор.

Рисунок 5

Техника водопоглощения. ( А…

Рисунок 5

Техника водопоглощения. ( A ) Масса сырого образца перед крекингом. (…

Рисунок 5

Техника водопоглощения. ( A ) Масса сырого образца перед крекингом. ( B ) Сушка образцов перед крекингом в печи. ( C ) Сухая масса образца.

Рисунок 6

Испытание УПВ…

Рисунок 6

Испытание бетонного куба УПВ.

Рисунок 6

Испытание бетонного куба УПВ.

Рисунок 7

Анализ синтезированных ИОНП в…

Рисунок 7

Анализ синтезированных IONP в ( A ) увеличение изображения SEM × 2700 и…

Рисунок 7

Анализ синтезированных IONP в ( A ) увеличении изображения SEM × 2700 и ( B ) увеличении изображения SEM × 5500. ( C ) Размер и расположение EDX и ( D ) EDX-анализ синтезированных IONP.

Рисунок 8

FTIR-анализ IONP.

Рисунок 8

FTIR-анализ IONP.

Рисунок 8

FTIR-анализ IONP.

Рисунок 9

Рентгенофазовый анализ синтезированных ИОНП.

Рисунок 9

Рентгенофазовый анализ синтезированных ИОНП.

Рисунок 9

Рентгенофазовый анализ синтезированных ИОНП.

Рисунок 10

Показывает анализ ТГА…

Рисунок 10

Показывает ТГА-анализ IONP.

Рисунок 10

Показывает ТГА-анализ IONP.

Рисунок 11

Анализ прочности биобетона на сжатие…

Рисунок 11

Анализ прочности на сжатие биобетона и контрольной смеси.

Рисунок 11

Анализ прочности на сжатие биобетона и контрольной смеси.

Рисунок 12

Заживление трещин биобетона; (БК-3)…

Рисунок 12

Заживление трещин биобетона; (BC-3) ( A ) заживление трещин 1,34 мм;…

Рисунок 12

Заживление трещин биобетона; (BC-3) ( A ) залечивание трещин 1,34 мм; ( B ) оцифрованное изображение залеченной трещины; ( C ) заживление трещин биобетона; ( D ) (BC-6) залечивание трещин 1,47 мм; ( E ) оцифрованное изображение залеченной трещины; ( F ) заживление трещин 0,97 мм; ( G ) длина залеченной трещины (C-16) 5,3 дюйма; ( H ) длина залеченной трещины (C-13) 3,5″ ( I ) оцифрованное изображение залеченной трещины; ( J ) крекинг ВС-9; ( K ) трещина зажила; ( L ) ширина залеченной трещины (С-4) 1,71 мм.

Рисунок 12

Заживление трещин биобетона; (БК-3)…

Рисунок 12

Заживление трещин биобетона; (BC-3) ( A ) заживление трещин 1,34 мм;…

Рисунок 12

Заживление трещин биобетона; (BC-3) ( A ) залечивание трещин 1,34 мм; ( B ) оцифрованное изображение залеченной трещины; ( C ) заживление трещин биобетона; ( D ) (BC-6) залечивание трещин 1,47 мм; ( E ) оцифрованное изображение залеченной трещины; ( F ) заживление трещин 0,97 мм; ( G ) длина залеченной трещины (C-16) 5,3 дюйма; ( H ) длина залеченной трещины (C-13) 3,5″ ( I ) оцифрованное изображение залеченной трещины; ( J ) крекинг ВС-9; ( K ) трещина зажила; ( L ) ширина залеченной трещины (С-4) 1,71 мм.

Рисунок 13

Сравнительный анализ водопоглощения…

Рисунок 13

Сравнительный анализ водопоглощения контрольной смеси и биобетонной смеси.

Рисунок 13

Сравнительный анализ водопоглощения контрольной смеси и биобетонной смеси.

Рисунок 14

СЭМ-анализ микробно-индуцированных…

Рисунок 14

SEM-анализ индуцированного микроорганизмами CaCO ₃ при различных разрешениях ( A )…

Рисунок 14

SEM-анализ микробно-индуцированного CaCO ₃ при различных разрешениях ( A ) ×500; ( Б ) ×1000; ( С ) ×5000; ( D ) ×30 000.

Рисунок 15

EDX-анализ индуцированных микроорганизмами…

Рисунок 15

EDX-анализ микробно-индуцированного карбоната кальция (MICP).

Рисунок 15

Анализ EDX микробно-индуцированного карбоната кальция (MICP).

Рисунок 16

Рентгеноструктурный анализ микробно-индуцированных…

Рисунок 16

Рентгенодифракционный анализ карбоната кальция, индуцированного микробами.

Рисунок 16

Рентгенофазовый анализ микробно-индуцированного карбоната кальция.

Рисунок 17

FTIR-анализ микробно-индуцированных…

Рисунок 17

FTIR-анализ микробно-индуцированного карбоната кальция.

Рисунок 17

FTIR-анализ микробно-индуцированного карбоната кальция.

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Похожие статьи

• Механические свойства биосамовосстанавливающегося бетона, содержащего иммобилизованные бактерии с наночастицами оксида железа.

  Сейфан М., Сармах А.К., Самани А.К., Эбрахиминежад А., Гасеми Ю., Беренджян А. Сейфан М. и др. Приложение Microbiol Biotechnol. 2018 май;102(10):4489-4498. doi: 10.1007/s00253-018-8913-9. Epub 2018 25 марта. Приложение Microbiol Biotechnol. 2018. PMID: 29574617

• Биоармированный самовосстанавливающийся бетон с использованием магнитных наночастиц оксида железа.

  Сейфан М., Сармах А.К., Эбрахиминежад А. , Гасеми Ю., Самани А.К., Беренджян А. Сейфан М. и др. Приложение Microbiol Biotechnol. 2018 март; 102(5):2167-2178. doi: 10.1007/s00253-018-8782-2. Epub 2018 Янв 29. Приложение Microbiol Biotechnol. 2018. PMID: 29380030

• Влияние Bacillus subtilis на механические свойства и свойства самовосстановления в строительном растворе с различной шириной трещин и условиями отверждения.

  Ямасамит Н., Сангкео П., Джитчайджароен В., Тонгчом С., Кевсавасвонг С., Камчум В. Ямасамит Н. и др. Научный представитель 2023 г., 15 мая; 13 (1): 7844. doi: 10.1038/s41598-023-34837-x. Научный представитель 2023. PMID: 37188710 Бесплатная статья ЧВК.

• Микробное залечивание трещин в бетоне: обзор.

  Джоши С., Гоял С., Мукерджи А., Редди М.С. Джоши С. и др. J Ind Microbiol Biotechnol. 2017 ноябрь;44(11):1511-1525. doi: 10.1007/s10295-017-1978-0. Epub 2017 12 сентября. J Ind Microbiol Biotechnol. 2017. PMID: 28

  9 Обзор.

• Действие бактерий при заживлении трещин и их роль в создании устойчивого строительства.

  Алему Д., Демисс В., Корса Г. Алему Д. и др. Int J Microbiol. 2022 7 июля; 2022:6

  4. дои: 10.1155/2022/6
  4. Электронная коллекция 2022. Int J Microbiol. 2022. PMID: 35846576 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Биостимулированное заживление поверхности исторических и совместимых консервационных растворов.

  Вучетич С., Чепа Д., Милевич Б., Берг Дж.М.В., Шовлянски О., Томич А. , Николич Э., Марков С., Хиршенбергер Х., Раногаец Дж. Вучетич С. и др. Материалы (Базель). 2023 9 января; 16 (2): 642. дои: 10.3390/ma16020642. Материалы (Базель). 2023. PMID: 36676379 Бесплатная статья ЧВК.

Рекомендации

1. 1. Сейфан М., Самани А.К., Беренджян А. Индуцированное осаждение карбоната кальция с использованием видов Bacillus. заявл. микробиол. Биотехнолог. 2016; 100:9895–9906. doi: 10.1007/s00253-016-7701-7. — DOI — пабмед
2. 1. Лухар С. , Лухар И., Шейх Ф.У.А. Обзор оценки эффективности автономного самовосстанавливающегося бактериального бетона: механизмы, прочность, долговечность и микроструктурные свойства. Дж. Компос. науч. 2022;6:23. дои: 10.3390/jcs6010023. — DOI
3. 1. Биондини Ф., Камназио Э., Палермо А. Сейсмические характеристики бетонных мостов, подверженных коррозии, в течение всего срока службы. Структура Инфраструктура. англ. 2014; 10:880–900. дои: 10.1080/15732479.2012.761248. — DOI
4. 1. Мюллер Х. С., Хайст М., Фогель М. Оценка потенциала устойчивости бетона и бетонных конструкций с учетом их воздействия на окружающую среду, производительности и срока службы. Констр. Строить. Матер. 2014;67:321–337. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2014.01.039. — DOI
5. 1. Роэлс Э., Террин С., Иида Ф., Босман А.В., Норвез С., Клеменс Ф., Ван Аше Г., Вандерборхт Б., Бранкарт Дж. Переработка самовосстанавливающихся полимеров для мягкой робототехники. Доп. Матер. 2022;34:2104798. doi: 10.1002/adma.202104798. — DOI — пабмед

Грантовая поддержка

Авторы выражают благодарность деканату научных исследований Университета короля Халида за финансирование этой работы в рамках проекта «Большие группы» под номером гранта (RGP. 2/93/43).

Новый самовосстанавливающийся бетон использует долгоживущие бактерии для повышения устойчивости конструкции Недавно был разработан бетонный материал, который самостоятельно заделывает трещины и восстанавливает прочность. Этот самовосстанавливающийся бетон особенно полезен для строительных объектов в сейсмоопасных районах, где в конструкциях появляются небольшие трещины, а также в районах с повышенной влажностью и большим количеством осадков.

«Бетон остается конструкционным материалом номер один в мире, потому что он дешев, долговечен и универсален, — говорит Роман Федюк, профессор инженерных наук ДВФУ. «Однако любой бетон со временем может треснуть в результате различных внешних факторов, в том числе влаги и повторяющихся циклов замораживания-оттаивания, которых на Дальнем Востоке, например, больше сотни в год. Когда бетон трескается, это почти необратимый процесс, который может поставить под угрозу всю конструкцию»,

«То, что мы сделали в рамках нашего эксперимента, соответствует мировым тенденциям в строительстве, где есть спрос на такие «живые» материалы, обладающие способностью к самодиагностике и самовосстановлению», — добавляет Федюк. «Благодаря им можно избежать или сократить технически сложные и дорогостоящие процедуры ремонта».

Группа ученых изготовила самовосстанавливающийся бетон из водного концентрата, содержащего бактерии Bacillus cohnii, а также карбонат кальция (CaCO ₃ ), чтобы заполнить все возникшие повреждения. После того, как бетонная смесь затвердела, команда проверила прочность материала на сжатие. Когда бетон треснул под давлением, они заметили, что микроорганизмы внутри Bacillus cohnii активизировались. Получая доступ к кислороду и влаге через трещины, «проснувшиеся» бактерии успешно залечили трещины шириной 0,2–0,6 мм (0,007–0,023 дюйма) в течение 28 дней, выделив CaCO ₃ , кристаллизовавшийся под воздействием воды.

После того, как бетонные плиты вернулись к своей первоначальной прочности на сжатие, бактерии снова «уснули». По данным ДВФУ, споры Bacillus cohnii могут жить в бетоне до 200 лет и теоретически могут продлить жизнь конструкций на такой же срок. Это почти в четыре раза больше, чем 50-70 лет срока службы обычного бетона.