دفاعیه کارشناسی ارشد (مهندسی عمران- آب و سازه های هیدرولیکی) افزایش دوام بتن در معرض محیط آبی حاوی یون‌های مهاجم از طریق مکانیسم‌های خود ترمیمی باکتریایی
| آخرین بروزرسانی: 1405/8/2 |
دانشجو: آقای علیرضا عرب کرمانی
استاد راهنما: دکتر سید شهاب امامزاده
زمان: ۲۹ مهر ماه ۱۴۰۵ ساعت: ۱۰:۰۰
مکان: لینک ورود شرکت کنندگان
استاد راهنما: دکتر سید شهاب امامزاده
زمان: ۲۹ مهر ماه ۱۴۰۵ ساعت: ۱۰:۰۰
مکان: لینک ورود شرکت کنندگان
چکیده:
ایجاد ترک‌های ریز در سازههای آبی بتنی مسیر نفوذ آب و یون‌های مهاجم را فراهم می‌کند و دوام را کاهش می‌دهد. رسوب باکتریایی کربنات کلسیم یکی از راهکارهای زیستی برای کاهش نفوذپذیری بتن است. هدف این پژوهش، ارزیابی آزمایشگاهی اثر افزودن مستقیم باکتری باسیلوس سوبتیلیس بر مقاومت مکانیکی و دوام بتن سازههای آبی است. در مرحله میکروبیولوژی، از میان شش سویه باکتریایی غربال‌شده، دو سویه برتر در سه غلظت ۱۰۶، ۱۰۷ و ۱۰۸ سلول در میلی‌لیتر روی ملات سیمانی آزمایش شدند. سویه BS۱ (باسیلوس سوبتیلیس) در هر سه غلظت مقاومت فشاری ۲۸ روزه را ۳۲ تا ۳۷ درصد افزایش داد و دو غلظت ۱۰۷ و ۱۰۸ عملاً نتایج یکسانی داشتند (۳۵ و ۳۷ درصد بهبود مقاومت فشاری و ۱۲.۲ درصد بهبود مقاومت خمشی در هر دو). به‌دلیل یکسان‌بودن نتایج و نیاز به سلول کمتر (یک‌دهم)، غلظت ۱۰۷ سلول در میلی‌لیتر (÷۱-۷) برای ساخت بتن انتخاب شد. در مرحله ساخت نمونه‌های بتنی، سوسپانسیون باکتریایی بدون کپسوله‌سازی جایگزین بخشی از آب اختلاط شد و بتن حاصل با بتن شاهد (بدون باکتری) مقایسه شد؛ مقاومت مکانیکی و شاخص‌های دوام در سنین ۲۸ و ۹۰ روز و ریزساختار در سن ۹۰ روز با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و پراش پرتو ایکس (XRD) بررسی شد. افزودن باکتری تأثیر محسوسی بر خواص بتن تازه نداشت. مقاومت فشاری بتن در سنین ۷، ۲۸ و ۹۰ روز به‌ترتیب ۹/۹، ۲/۵ و ۳/۳ درصد و مقاومت خمشی ۹۰ روزه ۵/۱۵ درصد افزایش یافت؛ افزایش مقاومت فشاری نمونه‌های بتنی نسبت به نمونه‌های ملات کمتر بود. شاخص‌های دوام در هر دو سن ۲۸ و ۹۰ روزه بهتر از شاهد بودند و با گذشت زمان بهبود بیشتری یافتند: در سن ۹۰ روز عمق نفوذ آب، جذب آب نیم‌ساعته و ضریب مهاجرت کلرید به‌ترتیب۱/۵۷، ۴/۲۷ و ۸/۱۲ درصد کاهش یافت. در تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی بلورهای کربنات کلسیم در حفرات دیده شد و شدت نسبی کربنات کلسیم در پراش پرتو ایکس حدود ۴/۱ برابر شاهد بود. این شواهد با رسوب کربنات کلسیم سازگار است، اما به‌دلیل نبود طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) و آنالیز وزن‌سنجی حرارتی (TGA) اثبات قطعی سازوکار نیست. در مجموع، افزودن باکتری بیش از مقاومت، دوام بتن را بهبود داد. بررسی بازه گسترده‌تر غلظت، کپسوله‌سازی، سنجش کمّی ترمیم ترک و آزمون در شرایط واقعی پیشنهاد می‌شود.
ایجاد ترک‌های ریز در سازههای آبی بتنی مسیر نفوذ آب و یون‌های مهاجم را فراهم می‌کند و دوام را کاهش می‌دهد. رسوب باکتریایی کربنات کلسیم یکی از راهکارهای زیستی برای کاهش نفوذپذیری بتن است. هدف این پژوهش، ارزیابی آزمایشگاهی اثر افزودن مستقیم باکتری باسیلوس سوبتیلیس بر مقاومت مکانیکی و دوام بتن سازههای آبی است. در مرحله میکروبیولوژی، از میان شش سویه باکتریایی غربال‌شده، دو سویه برتر در سه غلظت ۱۰۶، ۱۰۷ و ۱۰۸ سلول در میلی‌لیتر روی ملات سیمانی آزمایش شدند. سویه BS۱ (باسیلوس سوبتیلیس) در هر سه غلظت مقاومت فشاری ۲۸ روزه را ۳۲ تا ۳۷ درصد افزایش داد و دو غلظت ۱۰۷ و ۱۰۸ عملاً نتایج یکسانی داشتند (۳۵ و ۳۷ درصد بهبود مقاومت فشاری و ۱۲.۲ درصد بهبود مقاومت خمشی در هر دو). به‌دلیل یکسان‌بودن نتایج و نیاز به سلول کمتر (یک‌دهم)، غلظت ۱۰۷ سلول در میلی‌لیتر (÷۱-۷) برای ساخت بتن انتخاب شد. در مرحله ساخت نمونه‌های بتنی، سوسپانسیون باکتریایی بدون کپسوله‌سازی جایگزین بخشی از آب اختلاط شد و بتن حاصل با بتن شاهد (بدون باکتری) مقایسه شد؛ مقاومت مکانیکی و شاخص‌های دوام در سنین ۲۸ و ۹۰ روز و ریزساختار در سن ۹۰ روز با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و پراش پرتو ایکس (XRD) بررسی شد. افزودن باکتری تأثیر محسوسی بر خواص بتن تازه نداشت. مقاومت فشاری بتن در سنین ۷، ۲۸ و ۹۰ روز به‌ترتیب ۹/۹، ۲/۵ و ۳/۳ درصد و مقاومت خمشی ۹۰ روزه ۵/۱۵ درصد افزایش یافت؛ افزایش مقاومت فشاری نمونه‌های بتنی نسبت به نمونه‌های ملات کمتر بود. شاخص‌های دوام در هر دو سن ۲۸ و ۹۰ روزه بهتر از شاهد بودند و با گذشت زمان بهبود بیشتری یافتند: در سن ۹۰ روز عمق نفوذ آب، جذب آب نیم‌ساعته و ضریب مهاجرت کلرید به‌ترتیب۱/۵۷، ۴/۲۷ و ۸/۱۲ درصد کاهش یافت. در تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی بلورهای کربنات کلسیم در حفرات دیده شد و شدت نسبی کربنات کلسیم در پراش پرتو ایکس حدود ۴/۱ برابر شاهد بود. این شواهد با رسوب کربنات کلسیم سازگار است، اما به‌دلیل نبود طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) و آنالیز وزن‌سنجی حرارتی (TGA) اثبات قطعی سازوکار نیست. در مجموع، افزودن باکتری بیش از مقاومت، دوام بتن را بهبود داد. بررسی بازه گسترده‌تر غلظت، کپسوله‌سازی، سنجش کمّی ترمیم ترک و آزمون در شرایط واقعی پیشنهاد می‌شود.
مطالب مشابه
دفعات مشاهده: 8 بار |
دفعات چاپ: 0 بار |
دفعات ارسال به دیگران: 0 بار |
0 نظر