بخشی از مقاله
چکیده
یکی از روشهای ترمیم بتن معمولی استفاده از تکنیک ترمیم باکتریایی بوسیله باکتریهای آلکالیفیلیک - - alkaliphilic میباشد این باکتریها با مصرف مواد مغذی ترکیبات کلسیم را تولید میکنند که میتوانند باعث بسته شدن ترکهای ایجاد شده در بتن معمولی شوند. و برای تزریق مواد مغذی به محل ترک میتوان از تکنیک تیر مرکب حاوی هسته متخلخل که دارای یک شبکهای از منافذ است و به عنوان یک رسانا برای انتقال مواد ترمیم به منطقه شکست کاربرد داشته است و پوسته بتن معمولی که نقش بار بری را به عهده دارد استفاده کرد.
با تزریق مواد مغذی باکتری از طریق منافذ موجود در بتن متخلخل به محل ترک در قسمت بتن معمولی، و انجام فعل و انفعالات باکتریایی در محل ترک، بتن باربر ترمیم میشود. ظرفیت ترمیم با استفاده ازشکل گیری کلسیم کربنات - Caco3 - که در آن باکتری آلکالیفیلیک وجود دارد انجام میشود. برای تولید بیشتر کلسیم کربنات به مقدارلازم نمک کلسیم درسیستم موردنیازاست تا ترمیم ترک به خوبی صورت گیرد. بررسی این ازمایش با انجام سی تی اسکن نمونه و همچنین انجام آزمایش نفوذپذیری انجام میشود. یک عیب عمده این ماده این است که خلل و فرج بتن متخلخل را مسدود مینماید و نفوذپذیری آن کاهش مییابد.
.1مقدمه
بتن متخلخل نوع خاصی از بتن با تخلخل بالاست که یکی از عمده ترین کاربردهای آن، احداث و اجرای روسازی می باشد. این بتن رواناب و آب باران را از خود عبور می دهد و منجر به کاهش رواناب جاری شده بر سطح می شود. اگر از بتن معمولی که ترکیبی از سیمان، آب، درشت دانه و ریزدانه می باشد، همگی بخش ریزدانه و یا قسمت اعظم ریزدانه آن حذف شود، ترکیبی با تخلخل بالا به دست می آید که بتن متخلخل - اسفنجی - نامیده می شود. این بتن می تواند حداقل 3 و حداکثر7 برابر بیشتر از بتن معمولی دارای فضای خالی باشد، به طوری که محدوده فضای خالی آن، بین 15 تا 35 درصد قابل ایجاد می باشد. اما ترمیم این بتن یکی از معضلات میباشد که در ادامه بیشتر به این موضوع اشاره میشود .بتن معمولی با هسته متخلخل نمونه از بتن است که از خواص هر دو نوع بتن معمولی و بتن متخلخل استفاده میکند
بسیاری ازمردم به خوبی از لحاظ زیست شناسی نمی دانند و کلمه باکتری را به معنی چیزی که دوست انسان نیست وعامل پاتوژن که باعث بیماری وعفونت گر است می دانند. اما باکتری در هضم غذا کمک می کند ، تخمیر مواد غذایی وبهبودی حاصلخیزی خاک و همچنین چند خواص درتکنولوژی بتن از جمله بهبود مقاومت ملات ، تمیزکردن سطح بتن، ترمیم و آببندی ترک بتن کاربرد دارد. باکتری آلکالیفیلیک به هسته متخلخل تزریق می شود. این نوع ازبتن دارای یک شبکه ای از منافذ است که میتواند به عنوان یک رسانا برای برای انتقال موادترمیمی به منطقه شکست استفاده شود. نفوذپذیری با استفاده از آزمون اشعه X در بازه زمانی خاص قبل ازتزریق محلول انجام می شود وکارایی ترمیم با چند آزمایش نفوذپذیری آب قبل و بعد از تزریق اندازه گیری شده و بدست آمد. ترک با استفاده از بارگذاری خمش سه نقطهای ایجاد شده و آب شیر و محلول باکتری ازطریق شبکه متخلخل به محل ترک منتقل میشود.
باکتری آلکالیفیلیک جهت ترمیم ازطریق کربنات بوجود میآید،کانیهای زیستی - میکروبیولوژی ناشی از بارش کربنات کلسیم، رسوب کربنات کلسیم درچند پلیمورفهای مختلف،کلسیت، آراگونیت میباشد. مواد معدنی ترمودینامیکی کلسیت پایدارترین این مواد میباشد که از کربنات کلسیم بوجود میآید. توسعه تکنیکهایی که استفاده رسوب باکتری کلسیت آلکالیفیلیک، سیستم تعمیرباکتریهای به تازگی توسط ویکتور ولنکر در آزمایشگاه دانشگاه فنی دلفت توسعه داده شده است. این سیستم زیستی به طورخاص برای تعمیرترک دربتن موجود طراحی شده است. سیستم مایع شامل سه جزء-1رسوب باکتری - کلسیت آلکالیفیلیک - -2موادمغذی و -3انتقال محلول میباشد.
بتن متخلخل با تقلید از مورفولوژی استخوان بندی پستانداران طراحی شده است که در انجام این آزمایش در آزمایشگاه وقتی ترک بازتر از یک آستانه مجاز شود، توسط حسگرشناسایی شده و محلول به صورت خودکارتوسط محرک تزریق می شود.در نهایت پس از انجام آزمایش محلول را به سطح بتن اسپری کرده وترمیم ترک منجر به کاهش تخلخل مخلوط بتن می شود.
.2 مواد
خود ترمیمی بتن با استفاده ازباکتریها به واسطه بارش کلسیت و از طریق تبدیل سوخت وساز از مواد مغذی صورت می-گیرد.
باکتری باید مقاوم دربرابرمحیط قلیایی در بتن تازه باشد، همچنین باکتری باید مقاومت کافی در برابرکمبود اکسیژن داشته و قادر به تشکیل تخم میکروب به منظور زنده ماندن در زمان بسیار طولانی میباشد. رسوب کلسیت با استفاده ازاین مکانیسم باکتریها سبب ترمیم ترک میشود. دراین مطالعه سیستم تعمیر با باکتریهای متشکل ازدونوع محلول ترکیب باکتریها، موادمغذی وترکیب حاوی کلسیم برای ترویج رسوب کربنات کلسیم میباشد
.3بتن معمولی با هسته بتن متخلخل
یکی از روشهای ترمیم بتن معمولی استفاده از تکنیک ترمیم باکتریایی بوسیله باکتریهای آلکالیفیلیک میباشد این باکتریها با مصرف مواد مغذی ترکیبات کلسیم را تولید میکنند که میتوانند باعث بسته شدن ترکهای ایجاد شده در بتن معمولی شوند. و برای تزریق مواد مغذی به محل ترک میتوان از تکنیک تیر مرکب حاوی هسته متخلخل و پوسته بتن معمولی که نقش بار بری را به عهده دارد استفاده کرد و با تزریق مواد مغذی باکتری از طریق منافذ موجود در بتن متخلخل به محل ترک در قسمت بتن معمولی، و انجام فعل و انفعالات باکتریایی در محل ترک، بتن باربر ترمیم میشود.
یکی ازجنبههای مهم ساخت بتن خودترمیم انتقال عامل ترمیم به محل آسیب دیده یعنی شکستگی یا ترک میباشد، با این فرایند موادمغذی در سطح ترک با استفاده از انتقال سلولی - انتقال مواد از طریق هسته متخلخل بهم پیوسته - در سطح میکرونی انتقال مییابد. انتقال توسط عوامل متعددی مانند شیب، دما، فشار، رطوبت ویا غلظت محلول تاثیر پذیر است. بدون نیروی محرک خارجی ممکن است به اندازه کافی عامل ترمیم به منطقه ترک نرسد. در این آزمایش بتن متخلخل شبکهای از دو نوع بتن تشکیل شده است که بتن متراکم - بتن معمولی - در بیرون و بتن متخلخل به عنوان هسته متخلخل میباشد. هر دو بتن با آب شرب و برخی مواد افزودنی ساخته شده است ، درشتدانه به صورت توزیع غیریکنواخت استفاده شده و ریزدانه استفاده نشده است. هسته متخلخل با فضای خالی بهم پیوسته می باشد که در نتیجه سطح معینی از ویسکوزیته مایع به راحتی جریان یافته و به عنوان یک مجرا برای عامل خود ترمیمی میباشد
شکل1 -بتن معمولی با هسته بتن متخلخل
شکل 1 تصویرنیمه شفاف بتن شبکهای متخلخل با هسته متخلخل داخل تیرهای بتنی معمولی که شروع ترک تازه بتن و درنهایت شکاف و ترمیم از طریق هسته بتن متخلخل را نشان میدهد .
.4روشهای آزمایش
.4-1رسوب کلسیت در هسته بتن متخلخل
پیش بینی شده است که ترمیم با استفاده از باکتریها می تواند ترک بتن متخلخل را ترمیم نماید. محلول باکتری درهسته بتن متخلخل با قطر25میلیمتر وارتفاع 30 میلیمترکه مغزه گیری شده انجام گرفته تزریق صورت میگیرد.
آزمون ارزیابی تعمیر با محلول باکتری با پنج سری A - ،B،C،Dونمونه کنترلی - و با دوتکرار در هرسری آزمون طراحی شده است. در این آزمون بتن با سنین7.3 ،14، 21 و 28 روزاستفاده شده است. درسریA، بتن متخلخل با سن3 روز آزمایش انجام شده و تزریق محلول صورت گرفته، درسری B بتن با سن7 روز تزریق انجام شده، درسریC بتن در سن14روز تزریق انجام گرفته و در سری D با استفاده از بتن در سن 21 و28 روزه تزریق صورت می گیرد به همین صورت مورد ترمیم قرار گرفتند. در سری آخر - نمونه کنترلی - تنها محلول بدون تزریق باکتری - با آب شیر - به آن تزریق شده و تحت ترمیم قرار میگیرد.
