Применение доменного гранулированного шлака для самовосстанавливающихся биобетонов
- Авторы: Черных Т.Н.1, Горбачевских К.А.1, Комелькова М.В.1, Платковский П.О.1, Криушин М.В.1, Орлов А.А.1
-
Учреждения:
- Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)
- Выпуск: № 1-2 (2024)
- Страницы: 42-48
- Раздел: Современные бетоны
- URL: https://ter-arkhiv.ru/0585-430X/article/view/635959
- DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2024-821-1-2-42-48
- ID: 635959
Цитировать
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
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, ЧелябинскК. А. Горбачевских
Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)
Email: kirill38964@gmail.com
студент
Россия, ЧелябинскМ. В. Комелькова
Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)
Email: komelkovamv@susu.ru
д-р биол. наук
Россия, ЧелябинскП. О. Платковский
Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)
Email: paw.platkovski@yandex.ru
лаборант-исследователь
Россия, ЧелябинскМ. В. Криушин
Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)
Email: kriushinmv@susu.ru
инженер
Россия, ЧелябинскА. А. Орлов
Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)
Email: orlovaa@susu.ru
канд. техн. наук
Россия, ЧелябинскСписок литературы
- 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.
- 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
- Jonkers H.M. Bacteria-based self-healing concrete. Heron. 2011. Vol. 56. No. 1/2.
- 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.
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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.
- 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
- 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.
- 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
- 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
- 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
- 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