潜在的应用细菌培养液增加混凝土不同机械强度的准备

Gandhimathi一^{* 1}、苛性碱水D²Rajesh R³Elayarajah B⁴

博士学者,土木工程部门,Karpagam大学,哥印拜陀,泰米尔纳德邦,印度
土木工程教授和负责人,部门,Adithya理工学院,哥印拜陀,泰米尔纳德邦,印度
首席科学家,RndBio BioSolution公司,哥印拜陀,泰米尔纳德邦,印度
副首席科学家RndBio BioSolution公司哥印拜陀,泰米尔纳德邦,印度

文摘

开裂混凝土表层的主要是减少其耐久性,由于裂缝是负责运输的液体和气体可能含有有害物质。本调查的目的是研究的潜在应用细菌,芽孢杆菌sphaericus增加不同机械强度的混凝土。传统和细菌混凝土制备及其强度评估印度规范使用标准。抗压强度的显著增加,split-tensile强度和抗弯强度都观察各自的B1(100毫升)和B2(150毫升)bio-curing 28天后细胞浓度。B2的超声波脉冲速度值具体揭示了自愈特性相比,传统的混凝土。本研究的结论是,廉价的替代品进行实验室增长媒体可能会降低基于细菌的自修复混凝土可持续的成本。

关键字

细菌混凝土、自愈、抗弯测试回弹锤,杆菌sphaericus、碳酸钙沉淀。

介绍

传统混凝土虽然机械相当强劲,它遭受重大缺陷如抗拉强度低,渗透液,顺向钢筋腐蚀,易受化学侵蚀和低耐久性[3]。混凝土裂缝发生由于各种机制,如收缩,冻融反应和机械压缩和拉伸部队[2]。最近微生物修复的混凝土已经开始解决这些缺点。微生物在生物圈存在geo-chemical代理、诱发特殊矿物的形成,这个过程称为生物矿化。生物矿化的概念发展的贡献一个固有的和自我修复细菌混凝土修复裂缝和裂缝的混凝土[8]。微生物提高裂纹修复(MECR)是一种新技术参与细菌有效具体的[6]。芽孢杆菌pasteruii,修正这些裂缝和裂缝的混凝土利用微生物方解石沉淀碳酸钙)。微生物密封剂,碳酸钙展现其积极的潜力在选择性地巩固模拟骨折和表面裂缝在花岗岩和整合沙子[8]。威廉et al。[10]强调细菌在不同媒体的存在增加了混凝土的电阻对碱、硫酸、冻融攻击和干燥收缩。他们还报道,bio-deposition改善水泥砂浆的耐久性的影响/混凝土标本。 Park et al. [7] studied the microbiological CaCO3 precipitation ability to improve the compressive strength of concrete. A successful attempt has been made on the biomineralization process to enhance the compressive strength, indirect split tensile strength and durability of cement mortar/concrete by using the Enterobacter sp. in different calcium source and curing process [9]. The ultimate aim of the present study is to use a bacterial species in the deposition and/or precipitation of calcite minerals in the cement/concrete matrix so that the newly formed calcites may either remediate the cracks or fill up the pores in the concrete. CaCO3 so produced can be useful as a binding agent and also as a pore-filling medium to improve the strength of concrete. It improves the adhesive property within the concrete matrix, thereby increasing the strength of concrete, and also reduces the capillary pores thereby increasing both the durability and strength of concrete. Thus increase in compressive strength, split-tensile strength, flexural strength and self-healing properties was monitored for 28days in the present research.

二世。材料和方法

使用的水泥砂浆/混凝土53级普通硅酸盐水泥(OPC)符合是:456 - 2003。采石场浪费(碎砂的细度模数等于3.2)符合分级区III - 383 - 1970,材料的大小小于4.75毫米作为细骨料。本地可用的粗骨料以同样比例的12.5和20毫米大小符合是:383 - 1970。饮用水被用于浇铸混凝土标本。的水是免费的油、酸、碱、水溶性氯化物含量为140毫克/点燃。根据456 - 2000年,氯的容许极限是500毫克/钢筋混凝土点燃;因此氯的含量是非常低于允许的限度。

选择和培养方解石产生细菌

变形杆菌sphaericus,从微生物菌种保藏中心型CSIR-Institute微生物技术(CSIR-IMT)、昌迪加尔、印度。压力在营养琼脂培养检查他们的形态(NA),里面的动物组织消化器官消化5 g / l,氯化钠5 g / l,牛肉膏1.5 g / l,酵母提取物1.5 g / l,琼脂15 g / l,介质的pH值和最终被发现在25°C 7.4±0.2。的培养是由股票文化传播的细菌在盘子和允许它孵化24 h在37°C。纯培养的盘子杆菌sphaericus存储在制冷温度和用于进一步的研究。芽孢形成和方解石的生产潜力的菌株被种植在特定媒体测试。基本培养基是由0.2 g NH4Cl, 0.02 g KH2PO4, 0.225 g、0.2 g氯化钾,0.2 g MgCl2·6每公升水Milli-Q超纯水。孢子形成(芽孢形成)的实验中,50 mm NaHCO3, 50 mm Na2CO3和20 mmsodium柠檬酸添加到基本的媒介。调查方解石这些细菌在液体媒体的生产潜力,基础培养基与50 mm NaHCO3修订,100毫米柠檬酸钠和氯化钙25毫米。高浓度的柠檬酸钠后介质需要抑制非生物方解石的形成。

抗压和抗拉强度测试标本的准备(Maheswaran et al ., 2014)

立方体和圆柱体准备混凝土混合(细菌混凝土)和没有(常规混凝土)添加calcite-producing杆菌sphaericus按印度的规范。因此准备立方体和圆柱体测试抗压和split-tensile强度来区分细菌的常规混凝土混凝土。抗压强度测试(Gavimath et al ., 2012)压缩试验是用来确定体积的硬度和圆柱形混凝土标本的准备。混凝土试件的强度取决于水泥、骨料、债券、水灰比、养护温度和年龄和大小的标本。混合料配合比设计是控制混凝土的强度的主要因素。多维数据集的大小15厘米x 15厘米x 15厘米(10086 - 1982)是:在本研究制作。所有的标本都提供了足够的时间硬化和治愈3、7、14和28天。在指定的时间(3、7、14和28天)的所有标本进行测试压缩试验机的最大负载。试样的抗压强度计算除以最大负载的横截面积。抗压强度(N /平方毫米)=极限载荷/试件的横截面积

Split-tensile强度试验(Senthilkumar et al ., 2014)

分裂,抗拉强度是混凝土的抗拉强度的间接方式对混凝土缸压缩力。气缸的大小直径150毫米和300毫米长制作。24小时后试样脱模,受到水养护。后3、7、14和28天的固化圆筒被允许干和测试在压缩试验机试样水平放置。的抗拉强度计算公式如下给出(是:5816 - 1970):

,P -最大负载应用于标本,D -试样的直径,L -试样的长度。抗弯强度测试挠曲强度测试是进行棱镜大小为100×100×500毫米的弯曲试验机能力100 kN / 516:1959。测试进行的所有常规和bio-cured混凝土。强度分析了7天,14天,28天

二世。结果与讨论

立方体和圆柱体测试按规范。抗压强度试验、分离抗拉强度试验,弯曲试验,回弹锤试验和UPV试验进行了常规和细菌混凝土标本。传统和细菌铸造后混凝土试件治愈28天的水浴和压缩试验机进行测试。

抗压强度测试

抗压强度测试结果显示有一个增加细菌相比传统混凝土的强度(表1)。显著增加20.5 N /平方毫米和21.7 N /平方毫米观察各自的B1和B2 28天后细胞浓度。在第七天28天的分析,这是观察到细菌的具体显示显著增加比传统混凝土极限抗压强度。中使用的两种细菌浓度,浓度越高的芽孢杆菌sphaericus (B2)文化证明增加准备细菌混凝土的抗压强度。抗压强度的改善可以归因于bio-mineralization B1和B2的碳酸钙在细胞表面和毛孔内的水泥砂矩阵,即孔隙填充效应在砂浆标本。增加抗压强度后28天可能是由于磷酸缓冲盐,使高pH值提供良好的营养和缓冲行动微生物细胞内的水泥砂矩阵。由于高pH值在水泥砂浆中,微生物细胞被方解石沉淀能够快速增长,随后填补毛孔;之后可能会有孔隙充填与方解石导致后续减少孔隙度[4]。

Split-Tensile强度测试

细菌培养处理混凝土标本,B1和B2和split-tensile强度测试给出了表2。它可以观察到,split-tensile强度增加的生物治愈混凝土比传统混凝土标本。显著增加4.5 n /平方毫米和4.8 n /平方毫米观察各自的B1和B2 28天后细胞浓度。从7天到28天抗压强度,split-tensile强度也增加了细菌混凝土标本相比传统混凝土标本。中使用的两种细菌浓度,浓度越高的芽孢杆菌sphaericus (B2)文化证明准备细菌混凝土的抗拉强度增加。重大活动B1和B2混凝土标本细菌培养的生化反应诱导碳酸钙沉淀之间的水泥砂矩阵,进而增加了负载抵抗能力。

抗弯强度试验常规和细菌的挠曲强度混凝土准备在两个不同的浓度是列在表3。这是观察到的挠曲强度增加bio-cured混凝土比普通混凝土标本。显著增加4.5 n /平方毫米和4.9 n /平方毫米观察各自的B1和B2 28天后细胞浓度。从7天到28天抗压强度和split-tensile强度,抗弯强度也增加了细菌混凝土标本相比传统混凝土标本。中使用的两种细菌浓度,浓度越高(150毫升)的芽孢杆菌sphaericus (B2)文化增加准备细菌混凝土的强度。重大活动B1和B2混凝土标本细菌培养的生化反应诱导碳酸钙沉淀之间的水泥砂矩阵,进而增加了负载抵抗能力。

反弹锤击试验

回弹锤可以提供一个相当准确的估计混凝土抗压强度。相比,混凝土的抗压强度、回弹锤测试结果也表明了,有实力的增加细菌相比,传统的混凝土(表4)。显著增加18.6 n /平方毫米和20.1 n /平方毫米观察各自的B1和B2 28天后细胞浓度。在第七天28天的分析,这是观察到细菌的具体显示,比传统的混凝土极限强度显著增加。中使用的两种细菌浓度,浓度越高(150毫升)的芽孢杆菌sphaericus (B2)文化增加准备细菌混凝土的强度。Bio-mineralization碳酸钙在细胞表面和毛孔内的水泥砂影响矩阵的改善准备细菌混凝土的强度。这增强了抗压强度的变化证实了脲酶产生的化学形式的碳酸钙沉淀的水泥和沙子矩阵之间由杆菌sphaericus水泥砂浆试样。因为持久性的营养在生物养护过程中,细菌标本显示更高的抗压强度比传统混凝土标本[9]。

超声波脉冲速度

候选人的无损检测方法是用于监测细菌的自修复混凝土。细菌的自愈性混凝土28天之后被记录在两个不同的组混凝土标本(B1和B2)。第二组标本显示不可避免地好的UPV价值解释混凝土的自愈。B2浓度显示UPV价值高于B1。传统的混凝土和B1使混凝土不鞋UPV价值差异表明缺乏自我修复的过程。本研究中使用的微生物生产的微生物混凝土应能够拥有长期有效裂缝密封机制在其有生之年可服务性。细菌裂纹愈合机制背后的原理是,细菌应该能够可溶性有机营养物质转变成不溶性无机海豹的方解石晶体的裂缝。有效裂缝愈合,细菌和营养纳入混凝土不应该打扰水泥砂基质的完整性,也不应影响其他重要新鲜和硬化混凝土的性质。只有孢子形成细菌革兰氏阳性菌株可以在混凝土高pH值环境维持生存各种强调[1]。

在目前的研究使用的细菌培养是一个这样的生物体可能能够茁壮成长在压力条件下像高碱性pH值和温度;能够沉淀碳酸钙。微生物的参与在碳酸钙沉淀可以描述的三个类型的机制,自发机制,通常通过光合微生物;〇氮循环,通过硫循环[5]。微生物参与的证据碳酸钙沉淀,使得生物处理技术的发展在建筑材料领域。

三世。结论

在这项研究中,细菌培养的能力作为一个潜在的代理在增加抗压强度和抗弯强度,在混凝土和自愈特性研究。细菌培养用于这项研究被认为是孢子生产者和脲酶生产商。在这项研究中,发现细菌具体显示抗压的增加,分离比传统混凝土抗拉和抗弯强度显著水平。细菌孢子固定在混凝土新陈代谢矩阵将成为活跃重新被水和钙媒体的混凝土。细菌水解尿素产生氨和二氧化碳,导致环境pH值的增加,离子Ca2 +和二氧化碳2 -沉淀碳酸钙。由于这些属性的细菌培养,我们得出这样的结论:concrete-immobilized孢子的细菌可以密封裂缝通过生物矿物以及改善水泥混凝土的强度和耐久性。混凝土在发展中细菌最昂贵的成分是营养。所以任何廉价的替代实验室增长媒体可能会降低基于细菌的自修复混凝土可持续的成本。只需要检查的因素是营养媒体的影响水泥的凝结时间。

引用

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