Применение доменного гранулированного шлака для самовосстанавливающихся биобетонов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовано изменение свойств мелкозернистых бетонов, содержащих доменный гранулированный шлак в количестве 20–80% и бактерии Bacillus Subtilis. Проведена оценка изменения прочности, самозалечивания трещин методами оптической, электронной микроскопии и измерения скорости прохождения ультразвука перпендикулярно плоскости трещины; изучен состав и характеристики залечивающего агента в трещинах методами рентгеновского анализа. Самозалечивание трещин в бетонах без бактерий происходило за счет осаждения кальцита в результате карбонизации портландита в течение 50–65 циклов увлажнения-высушивания, а в присутствии бактерий Bacillus Subtilis благодаря осаждению кальцита в процессе их жизнедеятельности – за 10–15 циклов. Показано, что добавка доменного гранулированного шлака замедляет кристаллизацию кальцита, формирующего залечивающее вещество в трещине. Предполагается, что совместное использование в бетонных конструкциях, работающих в условиях переменного увлажнения, доменного гранулированного шлака в дозировках 40–80% и бактерий Bacillus Subtilis может обеспечить процесс самозалечивания трещин и поддержания прочности бетона в длительной перспективе благодаря одновременным процессам упрочнения структуры за счет длительной гидратации шлаковых минералов и осаждения кальцита в трещинах за счет жизнедеятельности бактерий Bacillus Subtilis.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. Н. Черных

Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: chernykhtn@susu.ru

д-р техн. наук 

Россия, Челябинск

К. А. Горбачевских

Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)

Email: kirill38964@gmail.com

студент

Россия, Челябинск

М. В. Комелькова

Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)

Email: komelkovamv@susu.ru

д-р биол. наук 

Россия, Челябинск

П. О. Платковский

Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)

Email: paw.platkovski@yandex.ru

лаборант-исследователь 

Россия, Челябинск

М. В. Криушин

Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)

Email: kriushinmv@susu.ru

инженер

Россия, Челябинск

А. А. Орлов

Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)

Email: orlovaa@susu.ru

канд. техн. наук

Россия, Челябинск

Список литературы

  1. Карпов М.В., Жиздюк А.А., Наумова О.В. Обоснование использования биобетонов для строительства гидротехнических сооружений // Вестник евразийской науки. 2022. Т. 14. № 5. Ст. 10.
  2. Ильина Л.В., Тацки Л.Н., Дьякова К.С. Само- восстанавливающийся бетон. Обзор зарубежных публикаций // Вестник ВСГУТУ. 2023. № 2 (89). С. 72–79. doi: 10.53980/24131997_2023_2_72
  3. Jonkers H.M. Bacteria-based self-healing concrete. Heron. 2011. Vol. 56. No. 1/2.
  4. Бирюков В.С., Смирнов А.С., Тамбовцев А.М., Чередниченко Т.Ф. Тенденции современного строительства: самовосстанавливающийся бетон // Инженерный вестник Дона. 2022. № 2 (86). С. 1–8.
  5. Liu Y., Zhuge Y., Fan W., Duan W., Wang L. Recycling industrial wastes into self-healing concrete: A review. Environmental Research. 2022. Vol. 214. Part 4. 113975. doi: 10.1016/j.envres.2022.113975
  6. González Á., Parraguez A., Corvalán L., Correa N., Castro J., Stuckrath C., González M. Evaluation of Portland and Pozzolanic cement on the self-healing of mortars with calcium lactate and bacteria. Construction and Building Materials. 2020. Vol. 257. 119558. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2020.119558
  7. Khushnood R.A., Qureshi Z.A., Shaheen N., Ali S. Bio-mineralized self-healing recycled aggregate concrete for sustainable infrastructure. Science of The Total Environment. 2020. Vol. 703. 135007. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019
  8. Nodehi M., Ozbakkaloglu T., Gholampour A. A systematic review of bacteria-based self-healing concrete: Biomineralization, mechanical, and durability properties. Journal of Building Engineering. 2022. Vol. 49. 104038. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.104038
  9. Строкова В.В., Власов Д.Ю., Франк-Каменец- кая О.В., Духанина У.Н., Балицкий Д.А. Примене- ние микробной карбонатной биоминерализации в биотехнологиях создания и восстановления строительных материалов: анализ состояния и перспективы развития // Строительные материалы. 2019. № 9. С. 83–103. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-774-9-83-103
  10. Баженов Ю.М., Ерофеев В.Т., Салман А.Д.С.Д., Смирнов В.Ф., Фомичев В.Т. Технология самовосстановления железобетонных конструкций с помощью микроорганизмов // Русский инженер. 2018. № 4 (61). С. 46–48.
  11. De Belie N., Gruyaert E., Al-Tabbaa A., Antonaci P., Baera C., Bajare D., Jonkers H.M. A Review of self-healing concrete for damage management of structures. Advanced Materials Interfaces. 2018. Vol. 5. Iss. 17 1800074. doi: 10.1002/admi.201800074
  12. De Rooij M., Van Tittelboom K., De Belie N., Schlangen E. Self-healing phenomena in cement-based materials: State-of-the-art report of RILEM technical committee 221-SHC: Self-healing phenomena in cement-based materials Springer. Dordrecht, Netherlands. 2013. 266 p.
  13. Van Tittelboom K., De Belie N. Self-healing in cementitious materials – A review. Materials. 2013. Vol. 6 (6), pp. 2182–2217. doi: 10.3390/ma6062182
  14. Zhang L.V., Suleiman A.R., Allaf M.M., Marani A., Tuyan M., Nehdi M.L. Crack self-healing in alkali-activated slag composites incorporating immobilized bacteria. Construction and Building Materials. 2022. Vol. 326. Article 126842. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2022.126842
  15. Siddique R., Singh K., Singh M., Corinaldesi V., Rajor A. Properties of bacterial rice husk ash concrete. Construction and Building Materials. 2016. Vol. 121, pp. 112–119. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.05.146
  16. Aquilano D., Benages R., Bruno M., Rubbo M., Massaro F.R. Positive {hk.l} and negative {hk.} forms of calcite (CaCO3) crystal. New open questions from the evaluation of their surface energies. CrystEngComm. 2013. Vol. 15 (22), pp. 4465–4472. doi: 10.1039/C3CE40203G

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Образец со скругленными торцами с заложенной трещиной (стрелками показано направление прохождения ультразвука при испытании)

Скачать (156KB)
3. Рис. 2. Прочность при сжатии образцов-балочек в зависимости от количества циклов увлажнения-высушивания: a – без бактерий; b – с бактериями; 1 – 0%; 2 – 20%; 3 – 40%; 4 – 60%; 5 – 80%

Скачать (177KB)
4. Рис. 3. История зарастания трещин на примере образцов-таблеток с содержанием шлака 80%: a – без бактерий; b – с бактериями

Скачать (899KB)
5. Рис. 4. Изменение скорости прохождения ультразвука в зависимости от дозировки добавки шлака: a – без бактерий; b – с бактериями; 1 – 0%; 2 – 20%; 3 – 40%; 4 – 60%; 5 – 80%

Скачать (223KB)
6. Рис. 5. Равновесная форма (a) и форма роста (b) кристаллитов кальцита [16]

Скачать (67KB)
7. Рис. 6. Микрофотографии залечивающего агента в трещинах образцов-таблеток, увеличение 200: a – без добавки шлака; b – с добавкой шлака 80%

Скачать (192KB)

© ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ", 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах