Onderzoekers hebben zelfherstellend beton getest – levende bacteriën vullen de scheuren erin

Researchers have tested self-healing concrete - live bacteria fill the cracks in it

Beton werd transparant gemaakt en werd voorgesteld om te worden gebruikt om elektriciteit op te slaan. Maar wie zorgt voor het beton zelf? In een recente studie gepubliceerd in het tijdschrift Sustainability keken de onderzoekers naar verschillende manieren om cementmaterialen te maken die zichzelf lange tijd kunnen herstellen (nu zou het asfalt zijn, dat zelf gaten dicht).

Beton is het meest gebruikte bouwmateriaal ter wereld vanwege de hoge sterkte, gemakkelijk beschikbare en goedkope grondstoffen, beschikbaarheid en duurzaamheid. De poreuze structuur maakt het echter vatbaar voor scheuren. De belangrijkste factoren zijn droge krimp, externe belasting, plastische krimp, wapeningscorrosie en thermische belasting. Kleine scheurtjes verspreiden zich snel in de tijd. En als het mogelijk zou zijn om microscheuren in de beginfase te elimineren, zou de levensduur van de betonconstructie kunnen worden verlengd. Maar de meeste kleine scheurtjes kunnen niet worden bereikt, omdat ze zich binnenin vormen, of de eliminatie kost te veel moeite en geld. Daarom proberen wetenschappers zelfgenezing concreet te maken.

Volgens één methode worden expansieve middelen gebruikt. Ze bevorderen de gehydrateerde uitzetting van de cementnetwerkmatrix of dichten scheuren af ​​door in water oplosbare onzuiverheden te bezinken. Hiervoor worden CaCO3 en magnesiumsilicaat gebruikt. En bijvoorbeeld ureolytische bacteriën (Bacillus sphaericus) versnellen de precipitatie van calciumcarbonaat (CaCO3) in microscheuren door de afbraak van ureum. Ze kunnen rechtstreeks op het betonoppervlak worden gespoten dat microscheuren bevat. Ze verminderen ook de waterdoorlatendheid van scheuren aanzienlijk. En de bacterie Sporoscarcina Pasteurii verbetert de doorlaatbaarheid en porositeit van op vliegas gebaseerd beton. Maar de hoge alkaliteit van de omgeving is schadelijk voor deze micro-organismen, schrijft AZoM.

Klassieke mechanismen voor het repareren van scheuren in beton met behulp van geïmmobiliseerde bacteriën. Foto: Huseien, GF et al., Duurzaamheid

Zelfuithardende superabsorberende polymeren vertonen een uitstekende stabiliteit in ruwe omgevingen, met name hoge luchtvochtigheid. Hun effectiviteit hangt af van het type cement, de verhouding tot water en het polymeergehalte. Door warmte krimpbare polymeren veroorzaken permanente spanningen in het beton, die de onvoldoende trek- of buigsterkte van constructies enigszins kunnen compenseren.

Het proces van het sluiten van microscheuren in een betonnen bestrating met een hydratatiepad. Foto: Huseien, GF et al., Duurzaamheid

Daarom stelden de onderzoekers voor om ureolytische bacteriën in te kapselen met polyurethaan om de stabiliteit van hun “werk” te bereiken en hun levensduur te verlengen.

hydrofiliciteitEen kenmerk van de intensiteit van de moleculaire interactie van een stof met water, het vermogen om water goed te absorberen, evenals de hoge bevochtigbaarheid van oppervlakken met water. kristallijne additieven verminderen de waterdoorlatendheid van de betonstructuur, wat de mechanische eigenschappen verbetert. Dit verhoogt de alkaliteit en stijfheid van het beton, waardoor het staal binnenin niet corrodeert. De toevoeging van calciumsulfaathydraat en calciet verhoogt de weerstand van beton tegen druk en trek met respectievelijk 13,98 en 35%.

In het geval van zelfgenezende bacteriën verbeterden hun micro-inkapseling en capillaire beweging het resultaat van zelfgenezing meer dan directe toepassing. En het voeden van micro-organismen met voedingsstoffen – calciumformiaat, calciumlactaat en calciumnitraat – verbeterde de uithardingstijd van het cement.

Trouwens. Voorheen bacterie hooibacil (Bacillus subtilis) genetisch gemodificeerd om kleine scheurtjes te vullen. Ze kweekten ook E. coli, die gloeit als reactie op druk. Hoe sterker, hoe helderder. Het gen dat hiervoor verantwoordelijk is, zou worden vervangen door een ander gen dat zou kunnen helpen bij het creëren van een “biocement” dat de basis versterkt.


Tags: BacteriënBetonscheurenVullenLevenOnderzoekerszelfgenezing getest

0 Shares:
You May Also Like