СОСТАВ ПРОПИТОЧНОГО РАСТВОРА ДЛЯ БАКТЕРИАЛЬНОЙ БИОМИНЕРАЛИЗАЦИИ И ОСОБЕННОСТИ ЕГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С КОМПОНЕНТАМИ ЦЕМЕНТНОЙ СИСТЕМЫ
Article Sidebar
Main Article Content
Аннотация
Строительные материалы и изделия подвергаются различным видам коррозии, развитие которой сопряжено с большим числом переменных факторов, протекающих в сложной взаимосвязи. Скорость и характер протекания коррозионных процессов зависит от проницаемости бетонных изделий. Миграция агрессивных веществ в теле бетонной матрицы в результате транспортных механизмов (фильтрация, капиллярный перенос, диффузия) приводит к изменению пористости и, как следствие, физико-механических свойств материалов. Интенсивность транспортных процессов обуславливается с одной стороны внутренними параметрами (природой и составом вяжущего и иных компонентов цементной и бетонной системы, размерами заполнителей и пор), с другой, внешними параметрами (состоянием и степенью однородности поверхности изделия, наличием защитных покрытий, пропиток, изоляции и др.). В свою очередь установлено, что микробно-индуцированное осаждение кальцита способствует повышению и/или пролонгации резистентности материалов к воздействию внешних агрессивных факторов.
Для оптимизации процесса нанесения пропиточного биоцементирующего состава высказана гипотеза о возможности введения бактериального инокулята и прекурсоров в состав эмульсии. В качестве базового состава предложено использование полисилоксановой эмульсии на основе водорастворимого полимера, предназначенной для гидрофобизации поверхности цементобетонных изделий, в виду ее биопозитивности за счет отсутствия в ее составе летучих органических веществ в качестве растворителя гидрофобизирующей смолы. Для установления влияния отдельных компонентов и технологических особенностей получения эмульсии на продуцирующую способность бактерий, проведена оценка влияния на них кремнийорганической жидкости ГКЖ-94, поливинилового спирта (ПВС), температуры и интенсивности диспергирования (эмульгирования).
Предмет исследования: влияние компонентов полисилоксаной эмульсии на бактериальную жизнедеятельность B. pumilus.
Материалы и методы: обоснование путей возможных технологических решений и их реализации при подборе состава пропиточного раствора, применяемого для бактериальной минерализации в цементной системе совместно с компонентами полисилоксановой эмульсии.
Результаты: зафиксировано отсутствие губительного воздействия как ПВС, так и ГКЖ на бактерии B. pumilus. Нагрев раствора ПВС с бактериальным инокулятом до 80° С привело к споруляции более 80% бактерий. Установлено, что высокоскоростное диспергирование вызывает повреждение клеток, отмечается споруляция бактерий до 1,3106 КОЕ/мл против начального значения 2108 КОЕ/мл.
Выводы: анализ влияния отдельных компонентов и технологических операций получения эмульсии на сохранность жизнеспособности бактериальных клеток подтвердила перспективность высказанной гипотезы.
Article Details
Библиографические ссылки
Строкова В.В., Власов Д.Ю., Франк-Каменецкая О.В., Духанина У.Н., Балицкий Д.А. Применение микробной карбонатной биоминерализации в биотехнологиях создания и восстановления строительных материалов: анализ состояния и перспективы развития // Строительные материалы. – 2019. – № 9. – С. 83-103.
Розенталь Н.К., Чехний Г.В., Сядук Г.В., Плитарак Ю.В. Гидрофобизация бетона как средство для повышения долговечности строительных конструкций // Бетон и железобетон. – 2015. – № 2. – С. 24-27.
Розенталь Н.К., Чехний Г.В. Коррозия и защита железобетонных конструкций в биологически активных средах // Вестник НИЦ Строительство. – 2013. – № 7-8. – С. 111-118.
Ерофеев В.Т., Федорцов А.П., Богатов А.Д., Федорцов В.А. Биокоррозия цементных бетонов, особенности ее развития, оценки и прогнозирования // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 12. – С. 708-716.
Ерофеев В.Т., Смирнов В.Ф., Дергунова А.В., Завалишин Е.В. Повышение биостойкости строительных материалов и изделий посредством пропитки их пористой структуры // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. – 2010. – № 2(14). – С. 218-222.
Maqbool S., Singh K. Effect of bacterial encapsulation in concrete: A review on applications and effects // Materials Today: Proceedings. 2020. Vol. 33. рр. 1713 – 1719.
Zhu X., Mignon A., Nielsen S., Zieger S., Koren K., Boon N., De Belie N. Viability determination of Bacillus sphaericus after encapsulation in hydrogel for self-healing concrete via microcalorimetry and in situ oxygen concentration measurements // Cement and Concrete Composites. 2021. Рр. 119.
Wang J., Mignon A., Trenson G., Van Vlierberghe S., Boon N., De Belie N. A chitosan based pH-responsive hydrogel for encapsulation of bacteria for self-sealing concrete // Cement and Concrete Composites. 2018. № 93. Рр. 309 – 322.
Souid A., Esaker M., Elliott D., Hamza O. Experimental data of bio self-healing concrete incubated in saturated natural soil // Data in Brief. 2019. Vol. 26. рр. 104394
Feng J., Rohaizat R., Qian S. Polydopamine@carbon nanotube reinforced and calcium sulphoaluminate coated hydrogels encapsulating bacterial spores for self-healing cementitious composites // Cement and Concrete Composites. 2022. Рр. 20133.
Pungrasmi W., Intarasoontron J., Jongvivatsakul P., Likitlersuang S. Evaluation of microencapsulation techniques for micp bacterial spores applied in self-healing concrete // Scientific reports. 2019. №9 (1). Рр. 12484.
Emad A., A new polyphosphate calcium material with morphogenetic activity // Materials Letters. 2015. Vol. 148. Рр. 163-166.
Müller W., Tolba E., Wang S., Li Q., Neufurth M., Ackermann M., Muñoz-Espí R., Schröder H., Wang X. Transformation of construction cement to a self-healing hybrid binder // International journal of molecular sciences. 2019. Vol. 20. Рр. 2948.
Ищенко А.В., Баскаков П.С., Строкова В.В., Молчанов А.О. Стабилизация и коалесценция гидрофобизирующих эмульсий на основе полисилоксановой жидкости // Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. Биология. Химия. – 2018. – № 2. – С. 203 – 213.