BE1021236B1

BE1021236B1 - Microcapsules en beton dat deze bevat

Info

Publication number: BE1021236B1
Application number: BE2013/0247A
Authority: BE
Inventors: Hugo Soens; Belie Nele De; Jianyun Wang
Original assignee: Devan Chemicals Nv; Universiteit Gent
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2015-09-08
Also published as: GB201303690D0; US20140248681A1; US20160009596A1; US9611177B2

Abstract

MICROCAPSULES EN BETON DAT DEZE BEVA T Microcapsules, ter insluiting in beton, aangepast om het oppervlak van een zwakke plek in dat beton met ten minste 45% te verkleinen nadat een hoeveelheid van die microcapsules gebroken is, waarbij die microcapsules elk het volgende omvatten: een polymeer omhulsel rond een vloeibare kern, waarbij het polymere omhulsel een in hoofdzaak ondoordringbare polymeerlaag omvat en de vloeibare kern carbonatogene bacteriële sporen, en eventueel in een vloeibare omgeving verspreide bacteriële voedingsstoffen omvat. Een betonsamenstelling omvattende een hoeveelheid van dergelijke microcapsules en een werkwijze voor verkleining van het oppervlak van een zwakke plek in beton worden eveneens beschreven.

Description

Microcapsules en beton dat deze bevat

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op microcapsules ter insluiting in beton of gelijksoortige materialen, die micro-organismen bevatten in de vorm van bacteriële sporen, welke microcapsules aangepast zijn om het oppervlak van een zwakke plek in dat beton (of soortgelijk materiaal) te verkleinen nadat een hoeveelheid van deze microcapsules gebroken is. De uitvinding heeft tevens betrekking op een samenstelling van betonmateriaal of gelijksoortig materiaal die een hoeveelheid van die microcapsules bevat en 'zelfherstellend' is ten aanzien van willekeurige zwakke plekken in deze samenstelling.

Betonmaterialen op basis van beton en vergelijkbaar met beton worden wegens de hoge drukvastheid, de grote duurzaamheid en de lage kosten vaak als voorkeursmateriaal gebruikt bij bouwprojecten. Projecten waarbij dergelijke materialen worden gebruikt, omvatten constructies als bruggen, wegenbouwkundige projecten, ondergrondse projecten, projecten voor waterbehoud en hydro-elektriciteit, kerncentrales, havens en zeewezen, enz., alsmede kleinschaligere projecten zoals hellingen, bestratingstegels, enz. Constructies die beton of vergelijkbare materialen bevatten hebben gewoonlijk een lange gebruiksduur (van ten minste 5 0 jaar) , maar in die tijdsspanne kunnen het gebruik en de invloed van omgevingsinvloeden leiden tot de vorming van zwakke plekken in deze materialen. Zwakke plekken omvatten zichtbare scheuren (met een breedte in millimeters), microscheuren (met een breedte in micrometers), inkepingen en barsten. Als deze zwakke plekken niet behandeld worden, kunnen een of meer van deze zwakke plekken de gebruiksduur van een constructie verkorten en/of een onmiddellijk gevaar vormen voor de veiligheid van die constructie en de gebruikers daarvan.

Hoewel een betonsamenstelling op zichzelf geoptimaliseerd kan worden om de inherente weerstand tegen zwakke plekken te verbeteren, bijvoorbeeld door een geschikte selectie van de gebruikte grondstoffen, de mengverhouding daarvan, het al dan niet gebruiken van bepaalde additieven, de productiemethode, de gietprocessen en -werkwijzen, is bekend dat er altijd zwakke plekken ontstaan, met een wisselende mate van ernst en in de loop van een variabel aantal jaren vanaf de uitharding van het beton. Het op geschikte en doeltreffende wijze repareren van zwakke plekken in beton of een vergelijkbaar materiaal is dus een voortdurende zorg voor de vakmensen uit deze sector, met inbegrip van wetenschappers en ingenieurs.

We weten dat bepaalde betonsamenstellingen in bepaalde omstandigheden een mate van zelfherstel vertonen, te weten automatische reparatie, van zwakke plekken daarin. Gewoonlijk bevinden zich in de betonmatrix van relatief recentelijk geplaatst beton en hogesterktebeton niet-gehydrateerde cementdeeltjes ; wanneer er water beschikbaar komt in zwakke plekken die zich in dergelijk beton gevormd kunnen hebben, wordt de hydratatie van de in/op de zwakke plek aanwezige niet-gehydrateerde cementdeeltjes in gang gezet, wat leidt tot een bepaalde mate van herstel of reparatie van de desbetreffende zwakke plek. Over het algemeen wordt aangenomen dat er twee mechanismen bestaan volgens welke een automatische reparatie zich kan voordoen afhankelijk van de secundaire hydratat ie van in de betonsamenstelling aanwezige niet-gehydrateerde cementdeeltjes : (1) de daaruit voortvloeiende afzetting van calciumcarbonaat en (2) de zwelling van de hydratatieproducten om het oppervlak van de zwakke plek te verkleinen. Met het mechanisme (1) kan koolstofdioxide (C02) uit de omringende atmosfeer in het water oplossen om carbonaatanionen (C032') in de alkalische omgeving van het beton te vormen (de pH van beton bedraagt ongeveer 12,5-13). Opgeloste vrije calciumkationen (Ca2+) die door de zwakke plek .zijn ontstaan, kunnen dan met de carbonaatanionen reageren tot calciumcarbonaat. Een dergelijk zelfherstel is echter sterk afhankelijk van de leeftijd van het beton, de verhouding water/cement en het in de buurt van de zwakke plek beschikbare water.

We kennen tevens, bijvoorbeeld uit het document EP 2 239 242 Al, een zichzelf reparerend of 'zelfherstellend' beton dat een aantal polymere, harshoudende microcapsules van ureum-formaldehyde, melamine-formaldehyde en/of ureum-melamine-formaldehyde met een hechtmiddel bevat, die over de gehele betonstructuur verdeeld zijn. De beschreven hechtmiddelen omvatten uit één component bestaande hechtmiddelen zoals Polyurethanen, organisch silicium met anaerobe organismen, acrylharsen en chloropreenrubbers, en uit meerdere componenten bestaande hechtmiddelen zoals epoxyharsen. Zodra er een scheur in het beton ontstaat, laten microcapsules in de omgeving van de scheur onder invloed van een door de scheur veroorzaakte spanning het ingesloten hechtmiddel vrij om de scheur te repareren.

Er kunnen zich echter een aantal technische problemen voordoen, waaronder begrepen een overeenstemming tussen de wanden van de scheur in het beton en de voor de reparatie gebruikte hechtmaterialen, de mate waarin het hechtmiddel voorafgaand aan de harding vloeit om de scheur te repareren, de duurzaamheid van het hechtmiddel en de daaruit voortvloeiende gevolgen (zoals een plaatselijke verzwakking) voor het beton dat onmiddellijk grenst aan de gerepareerde scheur, die het noodzakelijk maken om met een dergelijke uitvinding een oplossing voor te stellen.

Dientengevolge moet de reparatie van zwakke plekken in betonmaterialen en gelijksoortige materialen, bij voorkeur door middel van automatische reparatie, altijd aan de orde worden gesteld, om de noodzaak van menselijke of mechanische tussenkomst bij het vaststellen en het uitvoeren van een reparatie te voorkomen, op een zo passend mogelijke wijze om een geschikte en duurzame oplossing voor te stellen.

Eerste aspect

In een eerste aspect stelt de onderhavige uitvinding aldus microcapsules voor ter insluiting in beton, een materiaal op basis van beton en een soortgelijk betonmateriaal, die zijn aangepast om het oppervlak van een zwakke plek in dat materiaal te verkleinen nadat een hoeveelheid van die microcapsules gebroken is, waarbij die microcapsules elk het volgende omvatten : een polymeer omhulsel rond een vloeibare kern, waarbij het polymere omhulsel een in hoofdzaak ondoordringbare polymeerlaag omvat en de vloeibare kern carbonatogene, in een vloeistof verspreide bacteriële sporen omvat, en waarbij ten minste aan een van de volgende criteria (i) - (iii) wordt voldaan: (i) de polymeerlaag omvat een polymeer dat geselecteerd is uit de groep bestaande uit: gelatinen,

Polyurethanen, polyolefinen, polyamiden,

Polysacchariden, siliconenharsen, epoxyharsen, chitosane, aminoplastharsen en derivaten en mengsels daarvan, en/of (ii) de bacteriële sporen worden geselecteerd uit een groep bacteriën bestaande uit: Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Bacillus sphaericus, Bacillus lentus, Bacillus pasteurii, Bacillus megaterium, Bacillus cohnii, Bacillus halodurans, Bacillus pseudofirmas, Myxococcus Xanthus en mengsels daarvan en/of (iii) de vloeistof is een niet-waterige, niet met water mengbare vloeistof die geselecteerd wordt uit de groep bestaande uit: organische oliën, minerale oliën, siliconenoliën, fluorkoolstoffen, esters en mengsels daarvan, zodat, wanneer er een hoeveelheid van deze microcapsules in het materiaal aanwezig is, het oppervlak van de zwakke plek in dat materiaal verkleind kan worden met ten minste 45% ten opzichte van een beginoppervlak van de zwakke plek nadat ten minste enkele van de microcapsules uit die hoeveelheid gebroken zi jn.

Dergelijke microcapsules hebben het vermogen om, nadat ze in een samenstelling van betonmateriaal of soortgelijk materiaal zijn opgenomen, het oppervlak van een zwakke plek, zoals een scheur of inkeping in dat materiaal, te verkleinen nadat een aantal van die microcapsules gebroken is. Het breken van de microcapsules wordt bereikt onder invloed van een inwendige spanning die plaatselijk in het beton rond de zwakke plek ontstaat. Naast de inwendige spanning kan echter een uitwendige invloed zoals een kracht of een hogere/lagere temperatuur worden uitgeoefend om de inherente brosheid van de microcapsules te beïnvloeden en de breuk te veroorzaken. Nadat ze gebroken zijn, laten de desbetreffende microcapsules hun ingesloten inhoud vrij en maken daardoor de reparatie van de zwakke plek mogelijk op een zo passend mogelijke wijze, om een geschikte en duurzame oplossing te verschaffen.

Microcapsules volgens de uitvinding kunnen worden vervaardigd met behulp van een willekeurige, passende techniek voor het vervaardigen van microcapsules die in de techniek bekend is, met inbegrip van, maar zonder daartoe beperkt te zijn, coacervatie, polymerisatie met interfaciale polycondensatie, emulsiepolymerisatie door additie of in situ, en suspensiepolymerisatie door additie of in situ, om microcapsules te produceren met de gewenste afmeting, brosheid en onoplosbaarheid in water. In het algemeen kunnen werkwijzen zoals coacervatie en interfaciale polymerisatie op bekende wijze worden gebruikt om microcapsules met de gewenste eigenschappen te produceren. Dergelijke werkwijzen zijn beschreven in de documenten US 3 870 542, US 3 415 758 en US 3 041 288.

Om twijfel te voorkomen, zelfs het breken van één microcapsule zou een bepaalde mate van verkleining van het oppervlak van de zwakke plek bevorderen, maar om ervoor te zorgen dat de resultaten niet te verwaarlozen zijn en er een zichtbaar herstel waargenomen kan worden, moet er een hoeveelheid microcapsules (groter in getal dan één microcapsule, bij voorkeur ten minste 104 microcapsules per cm2 van het oppervlak van de zwakke plek, en over het algemeen in de orde van 106 microcapsules per cm2 van het oppervlak van de zwakke plek) breken.

Bij voorkeur kunnen voor microcapsules volgens het eerste aspect van de uitvinding ongeacht welke twee van de drie criteria (i)-(iii) worden vervuld, waarbij de criteria (i) en (ii) de voorkeur genieten. Met nog meer voorkeur echter, kunnen voor dergelijke microcapsules alle drie de criteria (i) - (iii) worden vervuld.

Om de beschreven procentuele oppervlakteverkleining te bereiken, kan de concentratie bacteriële sporen in elke microcapsule bij voorkeur ten minste 109 sporen per gram (droog gewicht) microcapsule bedragen.

Tweede aspect

In een tweede aspect stelt de uitvinding microcapsules voor ter insluiting in beton, een materiaal op basis van beton en een soortgelijk betonmateriaal, die zijn aangepast om het oppervlak van een zwakke plek in dat materiaal te verkleinen nadat een hoeveelheid van die microcapsules gebroken is, waarbij die microcapsules elk het volgende omvatten: een polymeer omhulsel rond een vloeibare kern, waarbij het polymere omhulsel een in hoofdzaak ondoordringbare polymeerlaag omvat en de vloeibare kern carbonatogene, in een vloeistof verspreide bacteriële sporen omvat, en waarbij de concentratie bacteriële sporen in elke microcapsule ten minste 109 per gram (droog gewicht) microcapsule bedraagt, zodat, wanneer er een hoeveelheid van deze microcapsules in het materiaal aanwezig is, het oppervlak van de zwakke plek in dat materiaal verkleind kan worden met ten minste 4 5% ten opzichte van een beginoppervlak van de zwakke plek nadat ten minste enkele van de microcapsules uit die hoeveelheid gebroken zijn.

De vloeistof waarin de bacteriële sporen zijn verspreid is bij voorkeur een niet-waterige, niet met water mengbare vloeistof.

Zoals bij het eerste aspect van de uitvinding hebben dergelijke microcapsules het vermogen om, nadat ze in een samenstelling van betonmateriaal of soortgelijk materiaal zijn opgenomen, het oppervlak van een zwakke plek, zoals een scheur of inkeping in dat materiaal, te verkleinen nadat een aantal van die microcapsules gebroken is, met alle bijbehorende voordelen die hiervoor zijn beschreven. Opnieuw kunnen dergelijke microcapsules worden vervaardigd met behulp van een willekeurige, passende techniek voor het vervaardigen van microcapsules, zoals die hiervoor beschreven zijn.

Voordeligerwijze kan de vloeibare kern van bepaalde of alle microcapsules volgens het ene of het andere van het eerste of het tweede aspect bovendien bacteriële voedingsstoffen omvatten. De voedingsstoffen kunnen namelijk samen met de carbonatogene bacteriële sporen in bepaalde of alle microcapsules worden ingesloten. Met een dergelijke gezamenlijke insluiting in een capsule zijn de bacteriële voedingsstoffen, bij het breken van een relevante microcapsule en de verspreiding van de inhoud daarvan, snel beschikbaar om te ageren met atmosferische zuurstof en omgevingswater om de ontkieming van bacteriële sporen ter vorming van vegetatieve bacteriën mogelijk te maken, aldus de productie van calciumcarbonaat bevorderend, zoals verderop in deze verhandeling uitvoeriger beschreven zal worden.

Derde aspect

In een derde aspect stelt de uitvinding microcapsules voor ter insluiting in beton, een materiaal op basis van beton en een soortgelijk betonmateriaal, die zijn aangepast om het oppervlak van een zwakke plek in dat materiaal te verkleinen nadat een hoeveelheid van die microcapsules gebroken is, waarbij die microcapsules elk het volgende omvatten: een polymeer omhulsel rond een vloeibare kern, waarbij het polymere omhulsel een in hoofdzaak ondoordringbare polymeerlaag omvat en de vloeibare kern carbonatogene bacteriële sporen en bacteriële voedingsstoffen omvat die in een vloeibare omgeving verspreid zijn.

Volgens dit derde aspect van de uitvinding worden de voedingsstoffen samen met de carbonatogene bacteriële sporen in de microcapsules ingesloten, onafhankelijk van de concentratie of de variëteit van de bacteriële sporen (anders dan carbonatogene) , de aard van de polymeerlaag en de aard van de vloeibare omgeving.

Zoals bij elk van het eerste en tweede aspect van de uitvinding, hebben dergelijke microcapsules het vermogen om, nadat ze in een samenstelling van betonmateriaal of soortgelijk materiaal zijn opgenomen, het oppervlak van een zwakke plek, zoals een scheur of inkeping in dat materiaal, te verkleinen nadat een aantal van die microcapsules gebroken is. Opnieuw kunnen dergelijke microcapsules worden vervaardigd met behulp van een willekeurige, passende techniek voor het vervaardigen van microcapsules, zoals die hiervoor beschreven zijn.

In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens het derde aspect van de uitvinding, kan het oppervlak van de zwakke plek in het materiaal, wanneer er een hoeveelheid van dergelijke microcapsules in dat betonmateriaal of gelijksoortig materiaal aanwezig is, bij voorkeur verkleinbaar zijn met ten minste 45% ten opzichte van een beginoppervlak van de zwakke plek nadat ten minste enkele van de microcapsules uit die hoeveelheid gebroken zijn. Om de beschreven procentuele oppervlakteverkleining te bereiken, kan de concentratie bacteriële sporen in elke microcapsule bij voorkeur ten minste 109 sporen per gram (droog gewicht) microcapsule bedragen.

Verkleinbaar oppervlak van de zwakke plek

Bij de microcapsules volgens willekeurig welk van het eerste, tweede of derde aspect van de uitvinding, kan het oppervlak van de zwakke plek in het betonmateriaal of gelijksoortig materiaal verkleinbaar zijn met ten minste 50%, bij voorkeur met ten minste 60%, met nog meer voorkeur met ten minste 70% en idealiter met ten minste 80% ten opzichte van het beginoppervlak van die zwakke plek nadat ten minste enkele microcapsules uit die hoeveelheid gebroken zijn.

Voordeligerwijze kan het verkleinbare oppervlak van de zwakke plek bepaald worden na een ononderbroken nat-droogcyclus van 4 weken, beginnend met een natte fase die onderdompeling van het betonmateriaal of gelijksoortig materiaal, of ten minste van het oppervlak waarin zich de zwakke plek bevindt, in water gedurende 12 tot 20 uur, bij voorkeur 16 uur omvat, gevolgd door een droge fase waarin het betonmateriaal of gelijksoortig materiaal, of ten minste het oppervlak waarin zich de zwakke plek bevindt, zich in lucht bevindt (bij omgevingstemperatuur, zoals 20°C, bij een relatieve vochtigheid van 50 tot 70%, bij voorkeur 60%) gedurende 6 tot 10 uur, bij voorkeur 8 uur. Men denkt dat dergelijke omstandigheden de verkleining van het hiervoor beschreven oppervlak van de zwakke plek met ten minste 45% bevorderen.

Polymeerlaag

De polymeerlaag van de microcapsules volgens het tweede of derde aspect van de uitvinding kan een polymeer omvatten dat geselecteerd is uit de groep bestaande uit: gelatinen, Polyurethanen, polyolefinen, polyamiden, polysachhariden, siliconenharsen, epoxyharsen, chitosane, aminoplastharsen en derivaten en mengsels daarvan. Dit zijn dezelfde polymeren als voor het eerste aspect van de uitvinding. Veel van deze typen omhullingsmaterialen voor polymere microcapsules zijn verder beschreven en geïllustreerd in het document US 3 870 542.

Bij voorkeur omvat de polymeerlaag van een willekeurig voormeld aspect een polymeer dat geselecteerd is uit de groep bestaande uit: Vinylpolymeren, acrylaatpolymeren, acrylaat-acrylamidepolymeren, melamine-formaldehydepolymeren, ureum-formaldehydepolymeren en mengsels en derivaten daarvan.

Materialen die sterk de voorkeur genieten voor de omhullingswand van de microcapsule zijn aminoplastpolymeren die de reactieproducten van, bijvoorbeeld, ureum of melamine en een aldehyde, bijvoorbeeld formaldehyde omvatten. Met nog meer voorkeur kan de polymeerlaag dus een melaminef ormaldehydehars zijn of een laag van dat polymeer omvatten. Dergelijke materialen zijn materialen die in staat zijn tot polymerisatie in zure toestand op basis van een in water oplosbaar prepolymeer of een precondensaat-toestand. Polymeren die in zure toestand uit dergelijke precondensaatmaterialen gevormd worden, zijn niet in water oplosbaar en kunnen de vereiste brosheidskenmerken van de microcapsule verschaffen die de volgende breuk van de microcapsule mogelijk maken.

Met nog meer voorkeur kan de omhul lingswand van de microcapsule gevormd worden door een net van polymeren met brugvorming dat een copolymeer van melamine en formaldehyde omvat: acrylisch acrylamidezuur.

Microcapsules gemaakt op basis van omhullingsmaterialen van aminoplastpolymeer kunnen vervaardigd worden met behulp van een werkwijze voor interfaciale polymerisatie, zoals dat beschreven wordt in het document US 3 516 941: er wordt een waterige oplossing van een precondensaat (methylolureum) gevormd, die ongeveer 3 tot 30 gewichtsprocent van het precondensaat bevat. In deze gehele oplossing wordt een niet-waterige en niet met water mengbare vloeistof verspreid in de vorm van aparte druppeltjes met microscopische afmetingen. Terwijl de temperatuur van de oplossing op 20°C tot 90°C wordt gehouden, wordt een zuur toegevoegd om de polymerisatie van het opgeloste precondensaat te katalyseren. Als de oplossing tijdens deze fase van polymerisatie snel wordt geschud, vormen zich rond de verspreide vloeistofdruppeltjes omhulsels van niet in water oplosbaar aminoplastpolymeer, waarbij de druppeltjes worden ingesloten en een vloeibare kern vormen. Microcapsules volgens de onderhavige uitvinding kunnen worden geproduceerd met behulp van een gelijksoortig proces waarbij de carbonatogene bacteriële sporen voorafgaand aan de polymerisatie in de vloeibare kern worden verspreid.

De polymeerlaag van de microcapsules volgens ongeacht welk van de voornoemde aspecten kan bovendien functionele reactieve groepen omvatten die zich naar de buitenkant van de microcapsules uitstrekken, waardoor de microcapsule chemisch in het betonmateriaal of soortgelijk materiaal gebonden kan worden. Een dergelijke functionele reactieve groep omvat bij voorkeur een kenmerkende reactieve groep die is aangepast om een covalente binding in het beton te verschaffen.

Bacteriële sporen

De bacteriële sporen volgens het tweede of derde aspect van de uitvinding kunnen geselecteerd worden uit de groep bacteriën bestaande uit: Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Bacillus sphaericus, Bacillus lentus, Bacillus pasteurii, Bacillus megaterium, Bacillus cohnii, Bacillus halodurans, Bacillus pseudofirmas, Myxococcus Xanthus en mengsels daarvan. Dergelijke carbonatogene bacteriën, namelijk bacteriën die carbonaat (C032') en bicarbonaat (HC03') produceren, kunnen gebruikt worden om calciumcarbonaat te produceren om het gewenste herstel van zwakke plekken in beton (of een soortgelijk materiaal) te bereiken, zoals verderop uitvoeriger beschreven zal worden.

Bij voorkeur kunnen de bacteriële sporen van ongeacht welk van de voornoemde aspecten van de uitvinding worden geselecteerd uit de groep bacteriën bestaande uit: Bacillus sphaericus, Bacillus pasteurii en Bacillus cohnii, want dat zijn de best presterende voor de onderhavige doelen in verband met carbonatogenese. Met nog meer voorkeur kunnen de bacteriële sporen worden geselecteerd uit de groep bacteriën bestaande uit: Bacillus sphaericus en Bacillus pasteurii.

Vloeistof

De vloeistof, bij voorkeur niet waterig en niet met water mengbaar, van de microcapsules volgens het tweede of derde aspect van de uitvinding kan worden geselecteerd uit de groep bestaande uit: organische oliën, minerale oliën, siliconenoliën, fluorkoolstoffen, esters en mengsels daarvan. 'Niet waterig' betekent dat de vloeistof minder dan 0,1 gewichtsprocent water bevat. 'Niet met water mengbaar' betekent dat de oplosbaarheid in water van de vloeistof (en vice versa) minder dan 1% bedraagt, want dat bevordert de vorming van de microcapsules door middel van een traject van emulsiepolymerisatie.

Voor de vloeistof gaat de voorkeur uit naar een siliconenolie die bij voorkeur een kinematische viscositeit van 500 centistokes (mm2/sec) of minder heeft, bij voorkeur 350 centistokes (mm2/sec) of minder bij 25°C.

Afmeting en inhoud

Microcapsules volgens een willekeurig voormeld aspect van de uitvinding kunnen elk een gemiddelde diameter van meer dan 0,5 μτα hebben, bij voorkeur meer dan 1 μτα. De gemiddelde diameters van de microcapsules kunnen bijvoorbeeld binnen het bereik van 0,5 tot 50 μτα of van 1 tot 20 μιη liggen.

Bij voorkeur kunnen de bacteriële sporen die verspreid zijn in de vloeistof van elke microcapsule volgens een willekeurig voormeld aspect van de uitvinding, gezamenlijk 40 tot 70 volumeprocent van het volume in het polymere omhulsel van elke microcapsule uitmaken.

Met nog meer voorkeur kunnen de bacteriële sporen ten minste 1, bij voorkeur ten minste 2 volumeprocent van het volume van de vloeistof in elke microcapsule uitmaken.

Bacteriële voedingsstoffen

De bacteriële voedingsstoffen die beschreven zijn met betrekking tot de microcapsules van een willekeurig voormeld aspect van de uitvinding kunnen het volgende omvatten: ureum (CO(NH2)2), een geschikte bron van koolstof en stikstof, zoals een bacteriekweek, gist, een gistextract, en een geschikte bron van calcium, zoals gehydrateerd calciumnitraat (Ca (N03) 2 · 4H20) , calciumchloride, calciumacetaat, calciumlactaat en analoge stoffen.

Behalve nieuwe en vernieuwende microcapsules op zichzelf, stelt de onderhavige uitvinding tevens nieuwe en vernieuwende betonsamenstellingen voor, die 'zelfherstellend' zijn en dergelijke microcapsules bevatten.

Vierde aspect

Bijgevolg stelt een vierde aspect van de onderhavige uitvinding een samenstelling van beton, een materiaal op basis van beton en een soortgelijk betonmateriaal voor dat het volgende omvat : een cementmateriaal, een of meerdere toeslagmaterialen, een vloeibaar bindmiddel en een hoeveelheid microcapsules volgens het eerste en/of tweede aspect van de uitvinding, waardoor, na harding van het beton, het oppervlak van een zwakke plek daarin verkleind kan worden met ten minste 45% ten opzichte van een beginoppervlak van de zwakke plek nadat ten minste enkele van de microcapsules uit die hoeveelheid gebroken zi jn.

Vijfde aspect

Een vijfde aspect van de onderhavige uitvinding stelt een samenstelling van beton, een materiaal op basis van beton en een soortgelijk betonmateriaal voor dat het volgende omvat : een cementmateriaal, een of meerdere toeslagmaterialen, een vloeibaar bindmiddel en een hoeveelheid microcapsules volgens het derde aspect van de uitvinding.

Zesde aspect

Een zesde aspect van de onderhavige uitvinding stelt een werkwijze voor ter verkleining van het oppervlak van een zwakke plek (ten opzichte van een beginoppervlak van de zwakke plek) in beton, een materiaal op basis van beton en/of soortgelijk betonmateriaal, die de volgende fasen omvat: (i) verschaffing van een samenstelling van beton, een materiaal op basis van beton en/of soortgelijk betonmateriaal volgens het vierde en/of vijfde aspect van de uitvinding die een hoeveelheid microcapsules bevat; (ii) harding van de samenstelling; en (iii) het doen breken van ten minste enkele van de microcapsules uit die hoeveelheid in antwoord op het ontstaan en/of verergeren van een zwakke plek in die geharde samenstelling, waarbij aldus de inhoud van de microcapsules vrijkomt om een verkleining van de zwakke plek te bewerkstelligen.

Wanneer het materiaal de vorm van gehard beton heeft aangenomen, kan het oppervlak van een zwakke plek in dat materiaal verkleinbaar zijn met ten minste 45% ten opzichte van een beginoppervlak van de zwakke plek nadat ten minste enkele van de microcapsules uit die hoeveelheid gebroken zijn.

De aanwezigheid van microcapsules volgens ongeacht welk van de voornoemde aspecten van de uitvinding in dergelijke samenstellingen van beton of soortgelijk materiaal betekent dat het oppervlak van een zwakke plek, zoals een scheur of een inkeping in dat materiaal, met ten minste 45% verkleind kan worden nadat een hoeveelheid van die microcapsules gebroken is, en dat er dus een mate van zelfherstel mogelijk is. Het breken van de microcapsules wordt bereikt onder invloed van een inwendige spanning die plaatselijk in het beton rond de zwakke plek ontstaat. Naast de inwendige spanning kan echter een uitwendige invloed zoals een kracht of een hogere/lagere temperatuur worden uitgeoefend om de inherente brosheid van de microcapsules te beïnvloeden en de breuk te veroorzaken. Nadat ze gebroken zijn, laten de desbetreffende microcapsules hun ingesloten inhoud vrij en maken daardoor de reparatie van de zwakke plek mogelijk op een zo passend mogelijke wijze, om een geschikte en duurzame oplossing te verschaffen.

Tot hun verbazing ontdekten de uitvinders dat de bacteriële sporen in staat waren om het proces voor de vorming van microcapsules te ondersteunen, zodat ze altijd konden ontkiemen om de ureolytische activiteit ter ontbinding van het ureum (aanwezig in bacteriële voedingsstoffen) te laten beginnen. De bacteriële sporen blijven zodoende sluimeren in de microcapsules.

Zonder aan ongeacht welke theorie gebonden te willen zijn, denkt men dat het herstelmechanisme het volgende traject volgt: (1) Breken van de microcapsule -♦ vrijkomen van de bacteriële sporen ter blootstelling aan kiemingsactivatoren: zuurstof, water en bacteriële voedingsstoffen (2) Kieming van bacteriële sporen -> productie van vegetatieve bacteriële cellen voor gebruik in de hydrolyse (3) Afzetting van calciumcarbonaat voor herstel van de zwakke plek door middel van: (a) CO(NH2)2 + 2H20 -» 2NH4+ + C032" [gekatalyseerd door bacteriële urease] (b) Ca2+ + C032' -» CaC03

De vorming van de zwakke plek, bijvoorbeeld de vorming van een scheur, veroorzaakt het breken van de microcapsules in de omgeving van de scheur, waardoor de vloeibare kern vrijkomt. In aanwezigheid van zuurstof, water en bacteriële voedingsstoffen beginnen de bacteriële sporen in de vloeibare kern te ontkiemen zodat de ureolytische activiteit kan beginnen. Het ureum wordt door de ontkiemde bacteriën (gekatalyseerd door bacteriële urease) bij een alkalische pH ontbonden in C032’ et NH3/NH4+. Wanneer C032"-ionen in contact komen met Ca2+-ionen(bijvoorbeeld uit calcium), ontstaat CaC03.

Een betonsamenstelling volgens het vierde of vijfde aspect van de uitvinding, die microcapsules met carbonatogene bacteriële sporen volgens het eerste, tweede en/of derde aspect van de uitvinding omvat, is aldus gunstig met betrekking tot betonsamenstellingen volgens de voorgaande techniek omdat deze beschikt over de gewenste interfaciale compatibiliteit tussen de wanden van een zwakke plek in het beton en het in situ geproduceerde calciumcarbonaat dat voor de reparatie wordt gebruikt. Bovendien is er geen enkele beperking aan de mate waarin het in situ geproduceerde calciumcarbonaat wordt geproduceerd om het herstel van de zwakke plek mogelijk te maken, op voorwaarde dat de microcapsules gelijkelijk door de gehele betonsamenstelling verdeeld worden. Bovendien heeft de reparatie wegens de overeenstemming tussen het reparatiemateriaal en het beton de gewenste levensduur en duurzaamheid. Tevens worden ongeacht welke logische gevolgen (zoals plaatselijke verzwakking) voor het onmiddellijk aan de herstelde scheur grenzende beton tot een minimum beperkt, opnieuw door de overeenstemming tussen het reparatiemateriaal en het beton.

Het oppervlak van de zwakke plek in het beton dat gevormd kan worden uit de samenstelling van het vierde of vijfde aspect van de uitvinding kan verkleinbaar zijn met ten minste 50%, bij voorkeur met ten minste 60%, met nog meer voorkeur met ten minste 70% en idealiter met ten minste 80% ten opzichte van het beginoppervlak van die zwakke plek nadat ten minste enkele microcapsules uit die hoeveelheid gebroken zijn.

Microcapsule dosering

Voordeligerwijze ligt de hoeveelheid in de samenstelling aanwezige microcapsules volgens het vierde of vijfde aspect van de uitvinding, afhankelijk van het droog gewicht, in het bereik van 1 tot 10, bij voorkeur 2 tot 8 gewichtsprocent van het cementmateriaal.

In een uitvoeringsvorm kunnen de microcapsules aan de samenstelling worden toegevoegd in de vorm van een emulsie waarin de microcapsules verspreid zijn, met name wanneer de microcapsules gevormd zijn door middel van een werkwijze voor emulsiepolymerisatie. Met nog meer voorkeur kan de emulsie een emulsie op waterbasis zijn.

Bacteriële voedingsstoffen

Een betonsamenstelling volgens het vierde of vijfde aspect van de uitvinding kan (in geval van het vierde aspect) of kan bovendien (in geval van het vijfde aspect) bacteriële voedingsstoffen omvatten, die bij voorkeur samen met het cementmateriaal, het toeslagmateriaal, het vloeibare bindmiddel en de microcapsules, die zelf al dan niet bacteriële voedingsstoffen kunnen bevatten, aan de eigenlijke betonsamenstelling worden toegevoegd.

De bacteriële voedingsstoffen kunnen aldus in de samenstelling worden opgenomen met behulp van ongeacht welk van de volgende middelen: - door rechtstreekse toevoeging in de samenstelling; - door toevoeging van een hoeveelheid verschillende microcapsules met de voedingsstoffen; - door toevoeging van een hydrogel of een andere dergelijke geschikte drager, bijvoorbeeld een poreus toeslagmateriaal of diatomeeënaarde, die de voedingsstoffen bevat.

De hoeveelheid bacteriële voedingsstoffen die de samenstelling bevat kan voordeligerwijze in het bereik van 10 tot 20, bij voorkeur 12 tot 18 gewichtsprocent van het cementmateriaal liggen. Ingrediënten van beton

In een betonsamenstelling volgens het vierde en vijfde aspect van de uitvinding is het cementmateriaal bij voorkeur cement. Een typisch geschikt cement is Portlandcement, maar er kan ook een willekeurig ander geschikt cementmateriaal worden gebruikt.

In een betonsamenstelling volgens het vierde en vijfde aspect van de uitvinding is het toeslagmateriaal bij voorkeur een mengsel van fijne en grove toeslagmaterialen, met deeltjes van verschillende grootte, daaronder begrepen materialen zoals zand, natuurlijk grind, gemalen steen en/of gerecycleerde materialen verkregen uit bouw-, sloop- of graafafval.

In een betonsamenstelling volgens het vierde en vij fde aspect van de uitvinding is het vloeibare bindmiddel bij voorkeur water.

Voordeligerwijze kan de verhouding cementmateriaal/toeslagmateriaal/water in een betonsamenstelling volgens het vierde en vijfde aspect van de uitvinding in een bereik liggen van (0,5 tot 1,5) : (1 tot 15) : (0,1 tot 1), waarbij de verhouding 1 : 5 : 0,5 de voorkeur heeft.

Voor een beter begrip zal de onderhavige uitvinding nu meer in het bij zonder worden beschreven aan de hand van uitsluitend niet-uitputtende voorbeelden, met verwijzing naar de bij gevoegde figuren waarbij : figuur 1 een serie grafieken (a) t/m (f) toont voor een aantal verschillende cementmonsters (respectievelijk de groepen R, N, C, NC, NCS3% en NCS5%) uit het beginoppervlak van de scheur (mm2) in vergelijking met het eindoppervlak van de scheur (mm2) , na onderworpen te zijn geweest aan verschillende incubatietoestanden (1) t/m (Bijfiguur 2 een grafiek is van de absolute waarde van het herstelde oppervlak (mm2) voor de cementmonsters weergegeven in de figuren l(a) t/m l(f), voor de incubâtietoestanden (1) t/m (5); en figuur 3 een grafiek is van de herstelaanwas voor de cementmonsters weergegeven in de figuren 1(a) t/m 1 (f) en figuur 2 voor de incubât ietoestanden (1) t/m (5).

Er zijn zes cementsamenstellingen bereid, zoals tabel 1 hieronder laat zien. De monsters uit 'Groep R' zijn controlemonsters die bereid zijn zonder enige toevoeging aan de basissamenstelling van cement, zand en water. De monsters uit 'Groep N' zijn bereid met bacteriële voedingsstoffen van (i) gist, (ii) ureum en (iii) getetrahydrateerd calciumnitraat in de hoeveelheden 0,85, 4 en 8 gewichtsprocent van het cement, als enige toevoeging in vergelijking met de controlemonsters. De monsters uit 'Groep C' zijn bereid met controle-microcapsules (zonder enige bacteriële spore) in een hoeveelheid van 3 gewichtsprocent van het cement. Zo zijn de monsters uit 'Groep NC' bereid overeenkomstig een combinatie van de monsters uit 'Groep N' en 'Groep C', met bacteriële voedingsstoffen en 3 gewichtsprocent microcapsules zonder enige bacteriële spore. 'Groep NCS3%' en 'Groep NCS5%' zijn bereid met bacteriële voedingsstoffen (zoals de monsters uit 'Groep N') en respectievelijk 3 tot 5 gewichtsprocent (van het cement) aan microcapsules die bacteriële sporen bevatten in een concentratie van 109 per gram microcapsule (droog gewicht).

Tabel 1

Om de 30,5 gewichtsprocent van het hydratatiewater in het getetrahydrateerde calciumnitraat te compenseren voor de monsters die toegevoegde bacteriële voedingsstoffen bevatten (de groepen N, NC, NCS3% en NCS5%) , werd de hoeveelheid water die aan de samenstelling werd toegevoegd bijgevolg beperkt ten opzichte van de hoeveelheid van 225 g. Op vergelijkbare wijze, om het water in de emulsie (waarin de microcapsules aan de samenstellingen zijn toegevoegd) te compenseren voor de monsters die toegevoegde microcapsules bevatten (de groepen C, NC, NCS3% en NCS5%), werd de aan de samenstelling toegevoegde hoeveelheid water bijgevolg beperkt, of verder beperkt, ten opzichte van de hoeveelheid van 225 g.

Voor elk van de zes groepen samenstellingen zijn vijf lange gewapende prisma's gemaakt (met een afmeting van 30 x 30 x 360 mm, waarbij de interne wapening een lengte van 660 mm en een diameter van 6 mm heeft) - in totaal dus dertig monsters. Na het gieten zijn de mallen in een ruimte met klimaatregeling geplaatst (bij 20'C, > 90% RL). De monsters uit de controlegroep R werden na 24 uur uit de mal verwijderd, terwijl de monsters van andere groepen na 4 8 uur uit de mal werden verwijderd, vanwege een tragere harding door de toevoegingen gedurende de eerste 24 uur. Na verwijdering uit de mal werden alle monsters in dezelfde ruimte opgeslagen tot het moment van de proef. 2 8 dagen na het gieten werd elk van de lange gewapende prisma's aan een trekproef onderworpen om meerdere scheuren te veroorzaken. De wapening van het prisma werd gemonteerd in een proefmachine (Amsler 100, SZDU 230, Zwitserland), waarbij de afstand tussen de lijmklem en het zij oppervlak 50 mm bedroeg. Na het wegnemen van de belasting werd de wapening doorgesneden (waarbij een uitstekend deel van ongeveer 140 mm vanaf elk uiteinde van de prisma's overgelaten werd) en werd de overgebleven wapening met aluminiumtape omwikkeld om ijzercorrosie tijdens een daaropvolgende onderdompeling te vermijden.

Na het veroorzaken van scheuren werden de lange prisma's onderworpen aan vijf incubatietoestanden:

(1) 20 0 C, > 90% RL (2) volledige en ononderbroken onderdompeling in water (3) volledige en ononderbroken onderdompeling in een afzettingsomgeving (4) ononderbroken nat-droogcyclus met water (5) ononderbroken nat-droogcyclus met de afzettingsomgeving.

De afzettingsomgeving bestond uit 0,2 M ureum en 0,2 M Ca(N03) 2·

Tijdens de droog-natcycli werden de monsters gedurende 16 uur ondergedompeld in water/de afzettingsomgeving en vervolgens gedurende 8 uur blootgesteld aan lucht. De incubatietoestanden van (2), (3), (4) en (5) werden bereikt in een ruimte met klimaatregeling (20'C, 60% RL). Wanneer de monsters aan onderdompeling werden onderworpen, waren ze niet in contact met de bodem van het onderdompelingsvat, maar werd een zekere afstand (ongeveer 5 mm) tussen de monsters en de bodem aangehouden. Vier oppervlakken van 3 60 mm x 30 mm werden A, B, C en D genoemd om de verschillende toestanden van contact met water te vertegenwoordigen: respectievelijk waren oppervlak B en C het boven- en onderoppervlak, terwijl oppervlak A en D de twee zij oppervlakken waren.

De in elk monster gevormde scheuren werden per incubatietoestand vastgesteld en geteld; de resultaten zijn weergegeven in tabel 2 hieronder.

Tabel 2

De eerste optisch microscopische beelden van de scheuren in de monsters zijn onmiddellijk na de vorming van verschillende scheuren genomen. Elke scheur werd door middel van potloodmerktekens verdeeld in 10 tot 11 delen om ervoor te zorgen dat de hele scheur gemicrofotografeerd werd met een minimale overlapping van het oppervlak tussen de beelden.

Tijdens de incubatieperiode in verschillende omstandigheden, werden de monsters in de eerste maand elke week en aan het einde van de tweede maand onderzocht door middel van optische microscopie. De begin- en eindwaarden van de scheuroppervlakken op de beelden werden bepaald met een beeldanalyseprogramma van

X TM

Leica .

Hoewel voor het veroorzaken van de scheuren in elk van de monsters dezelfde methodologie was toegepast, gedroegen de scheuren zich duidelijk verschillend vanwege de verschillende mechanische eigenschappen van de monsters, veroorzaakt door de verschillende samenstellingen ervan. Zoals tabel 2 laat zien, varieerde het aantal scheuren per monster van 13 tot 35 en varieerde de breedte van de scheur van 5 0 μτη tot 9 0 0 μπι.

Het rendement van het zelfherstel, of van de omvang van de reparatie van de zwakke plek (scheur), van elk van de monsters werd beoordeeld door bepaling van het absolute scheuroppervlak (Ah) .

Het herstelrendement van de scheur werd tevens beoordeeld met behulp van de herstelaanwas (de hoeveelheid door de afzetting gevuld scheuroppervlak), die berekend werd met de onderstaande vergelijking. De herstelaanwas kan het potentiële hersteleffeet aangeven bij afwezigheid van specifieke gegevens over de scheuren (breedte, oppervlak, enz.) uit de praktijk.

waarin : 'r' de herstelaanwas van de scheur is 'Ai' het aanvankelijke scheuroppervlak is (mm2) 'Af' het uiteindelijke scheuroppervlak is (mm2)

Het is duidelijk te zien dat het oppervlak van de scheur in de loop der tijd geleidelijk is afgenomen. Binnen drie weken was het scheuroppervlak bijna volledig hersteld. Om het herstelrendement te kwantificeren, werd het cumulatieve herstelde scheuroppervlak van elk monster echter na acht weken berekend op basis van het totale aanvankelijke scheuroppervlak (Ai) en het totale uiteindelijke scheuroppervlak (Af) , wat weergegeven is in de bijgaande figuur 1.

Zoals te zien is in figuur 1, was het scheuroppervlak na acht weken voor alle monsters (weergegeven in de grafieken (a) t/m (f)) kleiner geworden, met uitzondering van de monsters geïncubeerd in toestand (1) (in een ruimte met klimaatregeling, bij 2 0 °C en 95% RL), waarvoor geen enkel waarneembaar herstel werd geconstateerd met optische microscopie. In elke grafiek vertegenwoordigt een paar 'gekoppelde' staven de incubatietoestand (1) t/m (5) , waarbij het totale aanvankelijke scheuroppervlak (Ai) vertegenwoordigd wordt door de linkerstaaf van elk paar en het totale uiteindelijke scheuroppervlak (Af) vertegenwoordigd wordt door de rechterstaaf van elk paar.

De in figuur 2 weergegeven absolute waarde van het herstelde scheuroppervlak (Ah) verschaft een zuivere vergelijking van het hèrstelrendement, terwijl de herstelaanwas (r) een middel verschaft om herstelrendementen te vergelijken met betrekking tot het oorspronkelijke scheuroppervlak per monster, zoals weergegeven in figuur 3.

Voor alle monsters werd een herstel van de scheuren waargenomen, met uitzondering van de monsters die bij 95% RL waren bewaard. Voor de monsters zonder bacteriën in microcapsules werd een aanzienlijke hoeveelheid scheurherstel (automatisch herstel) waargenomen wanneer ze werden ondergedompeld of aan een nat-droogcyclus werden onderworpen. Het herstelde scheuroppervlak (Ah) liep uiteen van 12,6 mm2 tot 57,8 mm2 afhankelijk van het specifieke monster en de incubatietoestand.

In vergelijking met monsters zonder bacteriën in microcapsules, was het herstelrendement (r) van monsters met bacteriën in microcapsules veel groter. Het herstelde scheuroppervlak (Ah) liep uiteen van 49,3 mm2 tot 8 0 mm2. Wat het totale herstelde scheuroppervlak betreft, werd er geen enkel noemenswaardig verschil opgemerkt tussen de series NCS3% en NCS5%, maar het specifieke herstelrendement van elk monster van NCS3% en NCS5% was verschillend afhankelijk van de incubatietoestand. Het maximale herstelde scheuroppervlak (ongeveer 80 mm2) werd waargenomen in monsters die onderworpen geweest waren aan de toestand van nat-droogcycli met water, hoewel de monsters in andere incubatietoestanden vergelijkbare herstelrendementen vertoonden.

De scheurherstelaanwas (r) van elk monster uit de verschillende series is weergegeven in figuur 3. De monsters zonder bacteriën in microcapsules vertoonden een herstelaanwas (r) in het bereik van 18% tot 50%. Tussen de verschillende series (R, N, C en NC) werd geen enkel noemenswaardig verschil in herstelaanwas geconstateerd.

De monsters met bacteriën in microcapsules vertoonden een veel hogere herstelaanwas (r), die uiteenliep van 48% tot 80%. De hoogste waarde werd bereikt in het monster van NCS3%, dat onderworpen werd aan een incubâtietoestand (4).

De monsters met bacteriën in microcapsules vertoonden een veel hoger rendement van zelfherstel; wanneer de monsters werden onderworpen aan incubâtietoestand (4) was het herstelde scheuroppervlak ongeveer zes maal zo groot als dat van de controlereeks uit 'Groep R'. Wat het herstelde scheuroppervlak betreft, liep het herstelde oppervlak van de monsters uit de niet-bacteriële groepen (R, N, C, NC) uiteen van 12,6 mm2 tot 57,8 mm2, terwijl het herstelde oppervlak van de groepen met bacteriën (NCS3% en NCS5%) uiteenliep van 49,3 mm2 tot 80 mm2. De maximale herstelde scheurbreedte van de monsters uit de groepen met bacteriën bedroeg 97 0 μιη, wat veel meer is dan die van de monsters uit de groepen zonder bacteriën (maximaal 250 μπ\) .

Claims

CONCLUSIES

1.- Microcapsules, ter insluiting in beton, aangepast om het oppervlak van een zwakke plek in dat beton te verkleinen nadat een hoeveelheid van die microcapsules gebroken is, waarbij die microcapsules elk het volgende omvatten: een polymeer omhulsel rond een vloeibare kern, waarbij het polymere omhulsel een in hoofdzaak ondoordringbare polymeerlaag omvat en de vloeibare kern carbonatogene, in een vloeistof verspreide bacteriële sporen omvat, en waarbij ten minste aan een van de volgende criteria (i) - (iii) wordt voldaan: (i) de polymeerlaag omvat een polymeer dat geselecteerd is uit de groep bestaande uit: gelatinen, Polyurethanen,. polyolefinen, polyamiden, Polysacchariden, siliconenharsen, epoxyharsen, chitosane, aminoplastharsen en derivaten en mengsels daarvan, en/of (ii) de bacteriële sporen worden geselecteerd uit een groep bacteriën bestaande uit: Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Bacillus sphaericus, Bacillus lentus, Bacillus pasteurii, Bacillus megaterium, Bacillus cohnii, Bacillus halodurans, Bacillus pseudofirmas, Myxococcus Xanthus en mengsels daarvan en/of (iii) de vloeistof is een niet-waterige, niet met water mengbare vloeistof die geselecteerd wordt uit de groep bestaande uit: organische oliën, minerale oliën, siliconenoliën, fluorkoolstoffen, esters en mengsels daarvan, zodat, wanneer er een hoeveelheid van deze microcapsules in het beton aanwezig is, het oppervlak van de zwakke plek daarin verkleind kan worden met ten minste 45% ten opzichte van een beginoppervlak van de zwakke plek nadat ten minste enkele van de microcapsules uit die hoeveelheid gebroken zijn.
2. - Microcapsules volgens conclusie 1, waarin ongeacht welke twee van de drie criteria (i)-(iii) worden vervuld.
3. - Microcapsules volgens conclusie 2, waarin alle drie de criteria (i)-(iii) worden vervuld.
4. - Microcapsules volgens een willekeurige voorgaande conclusie, waarbij de concentratie bacteriële sporen in elke microcapsule ten minste 109 per gram (droog gewicht) microcapsule bedraagt.
5. - Microcapsules, ter insluiting in beton, aangepast om het oppervlak van een zwakke plek in dat beton te verkleinen nadat een hoeveelheid van die microcapsules gebroken is, waarbij die microcapsules elk het volgende omvatten: een polymeer omhulsel rond een vloeibare kern, waarbij het polymere omhulsel een in hoofdzaak ondoordringbare polymeerlaag omvat en de vloeibare kern carbonatogene, in een vloeistof verspreide bacteriële sporen omvat, en waarbij de concentratie bacteriële sporen in elke microcapsule ten minste 109 per gram (droog gewicht) microcapsule bedraagt, zodat, wanneer er een hoeveelheid van deze microcapsules in het beton aanwezig is, het oppervlak van de zwakke plek daarin verkleind kan worden met ten minste 45% ten opzichte van een beginoppervlak van de zwakke plek nadat ten minste enkele van de microcapsules uit die hoeveelheid gebroken zijn.
6. - Microcapsules volgens een willekeurige voorgaande conclusie, waarin de vloeibare kern bovendien bacteriële voedingsstoffen omvat.
7. - Microcapsules, ter insluiting in beton, aangepast om het oppervlak van een zwakke plek in dat beton te verkleinen nadat een hoeveelheid van die microcapsules gebroken is, waarbij die microcapsules elk het volgende omvatten: een polymeer omhulsel rond een vloeibare kern, waarbij het polymere omhulsel een in hoofdzaak ondoordringbare polymeerlaag omvat en de vloeibare kern carbonatogene bacteriële sporen en bacteriële voedingsstoffen omvat die in een vloeibare omgeving verspreid zijn.
8. - Microcapsules volgens conclusie 7, waarbij, wanneer een hoeveelheid van deze microcapsules in het beton aanwezig is, het oppervlak van de zwakke plek daarin verkleind kan worden met ten minste 45% ten opzichte van een beginoppervlak van de zwakke plek nadat ten minste enkele van de microcapsules uit die hoeveelheid gebroken zijn.
9. - Microcapsules volgens een van de conclusies 1 tot en met 6 en 8, waarbij het oppervlak van de zwakke plek in het beton verkleind kan worden met ten minste 50%, bij voorkeur met ten minste 60%, met nog meer voorkeur met ten minste 70% en idealiter met ten minste 8 0% ten opzichte van het beginoppervlak van die zwakke plek nadat ten minste enkele microcapsules uit die hoeveelheid gebroken zijn.
10. - Microcapsules volgens een van de conclusies 1 tot en met 6, 8 en 9, waarbij het verkleinbare oppervlak van de zwakke plek wordt vastgesteld na een ononderbroken nat-droogcyclus van 4 weken, waarbij de natte fase onderdompeling van het beton in water gedurende 16 uur omvat, gevolgd door de droge fase waarin het beton gedurende 8 uur aan de lucht wordt blootgesteld (bij 20°C en een relatieve vochtigheid van 60%).
11. - Microcapsules volgens conclusie 5 of conclusie 7, waarbij de polymeerlaag een polymeer omvat dat geselecteerd is uit de groep bestaande uit: gelatinen, Polyurethanen, polyolefinen, polyamiden, polysacchariden, siliconenharsen, epoxyharsen, chitosane, aminoplastharsen en derivaten en mengsels daarvan.
12. - Microcapsules volgens conclusie 5, 7 of 11, waarbij de bacteriële sporen geselecteerd worden uit de groep bacteriën bestaande uit: Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Bacillus sphaericus, Bacillus lentus, Bacillus pasteurii, Bacillus megaterium, Bacillus cohnii, Bacillus halodurans, Bacillus pseudofirmas, Myxococcus Xanthus en mengsels daarvan.
13. - Microcapsules volgens een van de conclusies 5, 7, 11 of 12, waarbij de vloeistof geselecteerd wordt uit de groep bestaande uit : organische oliën, minerale oliën, siliconenoliën, fluorkoolstoffen, esters en mengsels daarvan.
14. - Microcapsules volgens conclusie 1 of conclusie 11, waarbij de polymeerlaag een polymeer omvat dat geselecteerd is uit de groep bestaande uit: Vinylpolymeren, acrylaatpolymeren, acrylaat-acrylamidepolymeren, melamine-formaldehydepolymeren, ureum-formaldehydepolymeren en mengsels en derivaten daarvan.
15. - Microcapsules volgens conclusie 14, waarbij de polymeerlaag een melamineformaldehydehars omvat.
16. - Microcapsules volgens een van de conclusies 1, 11, 14 of 15, waarbij de polymeerlaag functionele reactieve groepen omvat die zich naar de buitenkant van de microcapsules uitstrekken, waardoor de microcapsule chemisch in het beton gebonden kan worden.
17. - Microcapsules volgens conclusie 16, waarbij een functionele reactieve groep een kenmerkende reactieve groep omvat die is aangepast om een covalente binding in het beton te verschaffen.
18. - Microcapsules volgens conclusie 1 of conclusie 12, waarbij de bacteriële sporen worden geselecteerd uit de groep bacteriën bestaande uit: Bacillus sphaericus, Bacillus pasteurii en Bacillus cohnii.
19. - Microcapsules volgens conclusie 1 of conclusie 13, waarbij de vloeistof een siliconenolie is.
20. - Microcapsules volgens een willekeurige voorgaande conclusie, waarbij elk een diameter heeft die groter is dan 0,5 μτη, bij voorkeur groter dan 1 μιη.
21. - Microcapsules volgens een willekeurige voorgaande conclusie, waarbij de in de vloeistof verspreide bacteriële sporen gezamenlijk 40 tot 70 volumeprocent van het volume in het polymere omhulsel van elke microcapsule uitmaken.
22. - Microcapsules volgens een willekeurige voorgaande conclusie, waarbij de bacteriële sporen ten minste 1, bij voorkeur ten minste 2 volumeprocent van het volume van de vloeistof in elke microcapsule uitmaken.
23. - Microcapsules volgens conclusie 6 of conclusie 7, waarbij de bacteriële voedingsstoffen een of meer van de volgende componenten omvatten: ureum, een geschikte bron van koolstof en stikstof, zoals een bacteriekweek, gist, een gistextract, en een geschikte bron van calcium, zoals gehydrateerd calciumnitraat, calciumchloride, calciumacetaat of calciumlactaat.
24. - Betonsamenstelling, omvattende: een cementmateriaal, een of meerdere toeslagmaterialen, een vloeibaar bindmiddel en een hoeveelheid microcapsules volgens conclusie 1 of conclusie 5, waardoor, na harding van het beton, het oppervlak van een zwakke plek daarin verkleind kan worden met ten minste 45% ten opzichte van een beginoppervlak van de zwakke plek nadat ten minste enkele van de microcapsules uit die hoeveelheid gebroken zijn.
25. - Betonsamenstelling, omvattende: een cementmateriaal, een of meerdere toeslagmaterialen, een vloeibaar bindmiddel en een hoeveelheid microcapsules volgens conclusie 7.
26. - Betonsamenstelling volgens conclusie 25, waarbij, na harding van het beton, het oppervlak van een zwakke plek daarin verkleind kan worden met ten minste 45% ten opzichte van een beginoppervlak van de zwakke plek nadat ten minste enkele van de microcapsules uit die hoeveelheid gebroken zijn.
27. - Betonsamenstelling volgens conclusie 24 of 26, waarbij het oppervlak van de zwakke plek in het beton verkleind kan worden met ten minste 50%, bij voorkeur met ten minste 60%, met nog meer voorkeur met ten minste 70% en idealiter met ten minste 80% ten opzichte van het beginoppervlak van die zwakke plek nadat ten minste enkele microcapsules uit die hoeveelheid gebroken zijn.
28. - Betonsamenstélling volgens een van de conclusies 24, 26 en 27, waarbij het verkleinbare oppervlak van de zwakke plek wordt vastgesteld na een ononderbroken nat-droogcyclus van 4 weken, waarbij de natte fase onderdompeling van het beton in water gedurende 16 uur omvat, gevolgd door de droge fase waarin het beton gedurende 8 uur aan de . lucht wordt blootgesteld (bij 20°C en een relatieve vochtigheid van 60%).
29. - Betonsamenstelling volgens een van de conclusies 24 tot en met 28, waarbij de hoeveelheid in de samenstelling aanwezige microcapsules afhankelijk van hun droog gewicht uiteenloopt van 1 tot 10, bij voorkeur 2 tot 8 gewichtsprocent van het cementmateriaal.
30. - Betonsamenstelling volgens een van de conclusies 24 tot en met 29, waarbij de microcapsules aan de samenstelling worden toegevoegd in de vorm van een emulsie waarin de microcapsules verspreid zijn.
31. - Betonsamenstelling volgens conclusie 30, waarbij de emulsie een emulsie op waterbasis is.
32. - Betonsamenstelling volgens een van de conclusies 24 tot en met 31, die bovendien bacteriële voedingsstoffen omvat.
33. - Betonsamenstelling volgens conclusie 32, waarbij de bacteriële voedingsstoffen in de samenstelling worden opgenomen met behulp van ongeacht welk van de volgende middelen: door rechtstreekse toevoeging in de samenstelling, door toevoeging van een hoeveelheid verschillende microcapsules met de voedingsstoffen, door toevoeging van een hydrogel of een andere dergelijke geschikte drager, bijvoorbeeld een poreus toeslagmateriaal of diatomeeënaarde, die de voedingsstoffen bevat.
34. - Betonsamenstelling volgens conclusie 32 of 33, waarbij de hoeveelheid bacteriële voedingsstoffen die de samenstelling bevat uiteenloopt van 10 tot 20, bij voorkeur van 12 tot 18 gewichtsprocent van het cementmateriaal.
35. - Betonsamenstelling volgens een van de conclusies 24 tot en met 34, waarbij de verhouding cementmateriaal/toeslagmateriaal/water uiteenloopt van (0,5 tot 1,5) : (1 tot 15) : (0,1 tot 1), bij voorkeur 1 : 5 : 0,5.
36. - Werkwijze voor verkleining van het oppervlak van een zwakke plek in beton, een materiaal op basis van beton en/of soortgelijk betonmateriaal, die de volgende fasen omvat : (i) verschaffing van een samenstelling van beton, een materiaal op basis van beton en/of soortgelijk betonmateriaal volgens een van de conclusies 24 tot en met 35, die een hoeveelheid microcapsules bevat; (ii) harding van de samenstelling; en (iii) het doen breken van ten minste enkele van de microcapsules uit die hoeveelheid in antwoord op het ontstaan en/of verergeren van een zwakke plek in die geharde samenstelling, waarbij aldus de inhoud van de microcapsules vrijkomt om een verkleining van de zwakke plek te bewerkstelligen.