ارزیابی خواص مکانیکی بتن خود ترمیم شونده حاوی میکروارگانیسم

چکیده بتن خود ترمیم نوعی بتن است که در صورت بروز ترک در آن، بدون نیاز به عامل بیرونی باعث ترمیم خودکار ترک‌ها می‌شود. بتن حاوی میکروارگانیسم، دارای خاصیت خودترمیمی است. عامل خود ترمیمی شامل یک غلظت مشخص از باکتری به همراه یک ماده مغذی در بتن می‌باشد که در صورت رسیدن آب و شرایط محیطی به بتن، باعث تولید کلسیم کربنات می‌شود. اما اینکه باکتری در خواص مکانیکی بتن چه تاثیری می‌گذارد موضوع بسیار مهمی در استفاده از این نوع بتن می‌باشد که در این تحقیق مورد بررسی قرارگرفته است. در این مقاله، چهار دسته بتن مختلف ساخته‌شده است. بتن حاوی میکروارگانیسم در دو غلظت مختلف باکتری باسیلوس پاستوری و ماده مغذی کلسیم لاکتات ساخته و با بتن حاوی میکرو سیلیس، بتن حاوی لاتکس و بتن کنترل مقایسه شده است. در هر چهار دسته از طرح مخلوط مشابه با نسبت آب به سیمان 48 /0 و حاوی میکرو سیلیس، پلیمر لاتکس و کلسیم لاکتات که در درصدهای مختلف جایگزین سیمان شده‌اند، استفاده‌ شده است. نمونه‌ها در سنین 7 و 28 روزه از عمل‌آوری تحت آزمایش‌های مقاومت فشاری، خمشی و کششی قرارگرفته و نتایج آن‌ها با یکدیگر مقایسه شده‌اند. نتایج نشان می دهد که بهترین عملکرد در میان نمونه ها، مربوط به بتن حاوی میکرو سیلیس می باشد و عامل خود ترمیمی (باکتری و ماده مغزی) موجب افزایش مقاومت فشاری و کاهش مقاومت‌های کششی و خمشی نسبت به نمونه کنترل شده است.

Mechanical Properties Evaluation of Self-Healing Concrete Containing Microorganisms

Abstract:Concrete is the most widely made construction material in the structural engineering world. Advantages such as high compressive strength, availability of raw materials, and low preparation cost make concrete one of the most important used construction materials. Under harsh environmental conditions, aggressive agents such as sulfates and chlorides penetrate the concrete through these cracks to damage the concrete. While concrete cracks are not only expensive to repair, they are often hard to detect as well. It is now identified that the strength of concrete alone is not sufficient, the degree of harshness of the environmental condition to which concrete is exposed over its entire life is very important. Selfhealing concrete is a type of concrete that has the ability to repair itself without the need for an external agent during cracking. Concrete containing microorganisms has selfhealing properties. The selfhealing agent contains a specific concentration of bacteria with a nutrient in the concrete that produces calcium carbonate while the water and environmental conditions are suitable for the concrete. In this research, four different specimens of concrete have been made. Concrete containing microorganisms is made in two different concentrations of bacterium bacillus pasteurization (107,109 cells/ml) and calcium lactate nutrients and is compared with concrete containing silica fume, concrete containing latex and control concrete. In all four specimens, the same mix design was used with a water/cement ratio of 0.48 and containing silica fume, latex polymer, and calcium lactate, which replaced cement in different percentages. Specimens were subjected to compressive, flexural, and tensile strength tests at 7 and 28 days of operation, and the results were compared. The results showed that the best performance among all specimens for concrete containing silica fume and selfrepair agent (bacteria and brain material) increased compressive strength and reduced tensile and flexural strengths compared to the controlled specimens. The use of a selfhealing agent in concrete increases the compressive strength of concrete, but this increase is not as great as the increase in silica fume. Bacteria with a higher concentration have a negative effect on the compressive strength of concrete so that more use of bacteria in concrete increases the compressive strength to such an extent that it even reduces the compressive strength compared to the concrete strength of the control specimens. The selfhealing agent reduces the flexural and tensile strength of concrete, as opposed to silica fume but they are better than latex and produce better results.