EP3820828A1 - Zusammensetzung umfassend mindestens einen mikroorganismus und deren verwendung - Google Patents

Zusammensetzung umfassend mindestens einen mikroorganismus und deren verwendung

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EP3820828A1
EP3820828A1 EP19735576.1A EP19735576A EP3820828A1 EP 3820828 A1 EP3820828 A1 EP 3820828A1 EP 19735576 A EP19735576 A EP 19735576A EP 3820828 A1 EP3820828 A1 EP 3820828A1
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EP
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atom
och
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compounds
bacillus
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Withdrawn
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EP19735576.1A
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Tobias Müller
Sarah HINTERMAYER
Jan HELLRIEGEL
Susanne Christine Martens-Kruck
Isabelle HAAS
Lukas Falke
Stella Molck
Lorena Stannek-Goebel
Anke Reinschmidt
Magnus Kloster
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Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Operations GmbH
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Definitions

  • Composition comprising at least one microorganism and their
  • the present invention relates to a composition
  • a composition comprising at least one microorganism which can form a phosphate or carbonate precipitate in an alkaline medium, and optionally at least one calcium source, the composition being characterized in that it has at least one silicon compound which has at least one silicon Atom, at least one C atom and at least one H atom, and a process for the production of construction products based on mineral building materials, wherein an appropriate composition is used in the production.
  • methods are to be mentioned in which cracks can be healed by the formation of expansive mineral structures or in which reactive resins or mineral systems are injected into the crack under pressure and thus subsequently seal the crack.
  • Known additives are e.g. B. water repellents used in the manufacture of Building materials, such as B. bricks, concrete parts, mortar or similar be added or applied to these or to parts of them after the building materials or structures have been created.
  • Such water repellents are e.g. B. in EP 0538555 A1, WO 2006/081891 A1, WO 2006/081892 A1, WO 2013/076035 A1 or WO 2013/076036 A1.
  • water repellents prevents water from penetrating the concrete; however, if larger cracks occur due to tension, water penetration and weakening of the structure are not prevented.
  • mineral-forming microorganisms as an additive in the production of building materials, such as. B. by Jonkers in WO 2009/093898 A1, WO 201 1/126361 A1 and WO 2016/010434 A1, or as an additive for the subsequent treatment of building materials or structures, such as. B. by Jonkers in WO 2014/185781 A1, which are said to cause cracks to heal themselves.
  • Microorganisms can heal cracks to a certain extent through the formation of calcium carbonate, the so-called MICB (microbial induced calcite pecipitation); however, if the amount of added Ca nutrient medium has been used up, calcium carbonate (calcite) can no longer be produced.
  • the amount of Ca nutrient medium to be added in the production of the building material is limited, however, since from a certain amount of additive, the density (concrete density) and thereby the compressive strength decrease significantly. If building materials or structures are subsequently treated, this must be repeated regularly in order to provide sufficient Ca nutrient medium. Further information can be found, for example, in Wiktor and Jonkers, Smart Mater. Struct.
  • compositions comprising at least one microorganism which can form a phosphate or carbonate precipitate in an alkaline medium, and optionally at least one calcium source, the composition being characterized in that it has at least one silicon compound which has at least one Si atom, at least one C atom and at least one H atom.
  • the present invention therefore relates to compositions comprising at least one microorganism which can form a phosphate or carbonate precipitate in an alkaline medium, and optionally at least one calcium source, the compositions being characterized in that they have at least one silicon compound which comprises at least one silicon Atom, at least one C atom and at least one H atom.
  • the present invention also relates to a method for producing construction products based on mineral building materials, a composition according to the invention being used in the production.
  • compositions according to the invention have the advantage that they can be used both as a mass additive, e.g. can be used in the manufacture of construction products or structures, as well as an additive or treatment agent for the repair or maintenance of existing construction products or structures. Repeated crack healing is possible in particular through the composition according to the invention.
  • the compositions according to the invention also exhibit sufficient stability without encapsulating the biomass.
  • the combination of silicon compound (as a hydrophobizing agent), which has at least one Si atom, at least one C atom and at least one H atom, and microorganisms has the further advantage that the penetration of water is initially avoided by the hydrophobicizing agents; however, if this barrier is penetrated, the microorganisms can have their curative effects (i.e., preferably through the formation of inorganic substances) Substances at least partially close the crack in the concrete). The water is displaced from the porous concrete structure for longer due to the hydrophobic properties; this allows bacteria to remain in the sporulated state for a longer time or to sporulate more quickly after activation.
  • composition according to the invention can avoid costs which may arise from the fact that cracks which have arisen go unnoticed and thus lead to progressive damage which then has to be eliminated in a complex manner.
  • compositions according to the invention and the method according to the invention are described below by way of example, without the invention being restricted to these exemplary embodiments. If areas, general formulas or classes of compounds are given below, these should not only include the corresponding areas or groups of compounds that are explicitly mentioned, but also all sub-areas and sub-groups of compounds that are obtained by removing individual values (areas) or compounds can be. If documents are cited in the context of the present description, their content, in particular with regard to the facts referred to, should completely belong to the disclosure content of the present invention. If percentages are given below, this applies if not otherwise stated by weight%. If mean values, for example molar mass mean values, are given below, this is the number average unless otherwise stated. Are substance properties such. B.
  • the indicated indices can represent both absolute numbers and mean values. In the case of polymeric compounds, the indices preferably represent mean values.
  • composition according to the invention comprising at least one microorganism which can form a phosphate or carbonate precipitate in an alkaline medium, and optionally at least one source of phosphate and / or calcium, is characterized in that the composition has at least one silicon compound which has at least one silicon Atom, at least one C atom and at least one H atom.
  • the microorganism is preferably selected from a bacterium, a lyophilized bacterium and a bacterial spore of a bacterium, preferably the microorganism is a bacterial spore of a bacterium.
  • the microorganism is preferably selected from bacterial spores or bacteria of the genera Enterococcus, Diophrobacter, Lysinbacillus, Planococcus, Bacillus, Proteus or Sporosarcina, preferably selected from the bacterial spores or bacteria of the group comprising the species Bacillus cohnii, Bacillus megaterium, Bacillus pasteurii, Bacillus pseudofarm, preferably Bacillus pseudof Bacillus pseudofirmus (DSM 8715) Bacillus sphaericus, Bacillus spp., Bacillus subtilis, Proteus vulgaris, Bacillus licheniformis, Diophrobacter sp., Enterococcus faecalis, Lysinbacillus sphaericus, Proteus vulgaris and Sporosarcii sub subtilis, particularly preferably a Bacillus subtilis DSM 32315, as described in WO 2017/207372 A1 and as described at the DSMZ
  • the weight ratio of microorganisms, which can form a phosphate or carbonate precipitate in an alkaline medium, to silicon compounds, which has at least one Si atom, at least one C atom and at least one H atom, in the composition from 100 to 1 to 1 to 100, preferably from 10 to 1 to 1 to 2.
  • the mass fraction of microorganisms which can form a phosphate or carbonate precipitate in an alkaline medium, based on the total mass of the composition, preferably on the total mass of the composition without taking water into account, is preferably from 0.0001 to 10% by weight from 0.001 to 5% by weight and particularly preferably from 0.002 to 3% by weight.
  • the number of spores per gram is preferably from 1 x 10 5 to 1 x 10 13 spores / g, preferably from 1 x 10 7 to 1 x 10 12 spores / g and particularly preferably from 1 x 10 9 to 1 x 10 11 spores / g.
  • the number of spores can be determined in accordance with the standard DIN EN 15784.
  • the composition according to the invention preferably contains at least one mineral building material, preferably cement.
  • the composition according to the invention can also have several mineral building materials. In principle, all known mineral building materials can be contained in the composition according to the invention.
  • the composition preferably contains sand, clay, gravel, crushed stone and / or gypsum as mineral building materials, particularly preferably in combination with cement.
  • composition according to the invention can contain a solvent, ie represent a liquid-containing mixture, or be solvent-free, ie represent a dry mixture.
  • a solvent in particular water.
  • the proportion of solvent, preferably water, is in the Total composition from 2.5 to 66% by weight, preferably from 5 to 40% by weight and particularly preferably from 10 to 20% by weight.
  • composition according to the invention contains an enrichment medium (often also called a nutrient medium or substrate) for the enrichment of the microorganisms. All known can be used as the enrichment medium
  • Enrichment media are used.
  • the enrichment medium preferably comprises a carbon source and / or a nitrogen source, particularly preferably the enrichment medium additionally contains a phosphorus source, in particular a phosphate source.
  • Preferred carbon sources are selected from the group of monosaccharides, oligosaccharides and polysaccharides. Particularly preferred carbon sources are glucose, fructose, maltose, sucrose, molasses, starch and starch products as well as whey and whey products.
  • the starch or starch products are preferably obtained from wheat or corn. Alditols (sugar alcohols), including in particular glycerol, can also be used as a carbon source. Both organic and inorganic nitrogen sources are suitable as nitrogen sources.
  • organic and inorganic nitrogen sources are suitable as nitrogen sources.
  • Nitrogen sources are preferably selected from the group consisting of peptone, yeast extract, soy flour, soy husks, cottonseed flour, lentil flour, aspartate, glutamate and tryptic soy broth.
  • a preferred inorganic nitrogen source is ammonium sulfate.
  • Some of the listed carbon sources are also suitable as a nitrogen source and vice versa, these include, for example, whey or whey products, peptone, yeast extract, soy flour, soy husks, cottonseed flour, lentil flour, tryptic soy broth.
  • the phosphorus source or phosphate source is preferably selected from the group consisting of ammonium phosphate, sodium phosphate and potassium phosphate.
  • Phosphorus can also be a component of the carbon and / or nitrogen sources.
  • the composition of the enrichment medium based on the respective dry weights of the individual components depends on the respective nutrient spectrum, but the weight ratio is preferably 1: 0.01: 0.001 to 1:10:10 for carbon source: nitrogen source: phosphorus source (C: N: P components ).
  • Suitable enrichment media are described, for example, in: “FAO. 2016. Probiotics in animal nutrition - Production, impact and regulation by Yadav S. Bajagai, Athol V. Klieve, Peter J. Dartand Wayne L. Bryden. Editor Harinder PS Makkar. FAO Animal Production and Flealth Paper No. 179. Rome. "(ISBN 978-92-5-109333-7).
  • a tryptic soy broth, a yeast extract, a peptone, an aspartate or a glutamate, or a mixture of two or more of the enrichment media mentioned is preferably present in the composition according to the invention.
  • Is particularly preferred in the Composition according to the invention contain tryptic soy broth (casein soy peptone medium) as an enrichment medium. It may be advantageous if one or more trace elements are present in the enrichment media in addition to the agents mentioned.
  • the composition according to the invention preferably has enough enrichment medium that the mass ratio of enrichment medium to microorganisms in the composition is from 10,000 to 1 to 1 to 10,000, preferably from 1000 to 1 to 1 to 1000, more preferably from 100 to 1 to 1 to 100, is particularly preferably from 10 to 1 to 1 to 10.
  • composition according to the invention has a calcium source.
  • the composition according to the invention preferably has calcium salts, preferably calcium salts of organic acids, as the calcium source.
  • Particularly preferred calcium sources are those which can also act as an enrichment medium at the same time.
  • Particularly preferred calcium sources are calcium gluconate, calcium acetate, calcium format, calcium lactate or calcium nitrate, very particularly preferably calcium lactate.
  • the at least one silicon compound, the at least one Si atom, at least one C atom and at least one H atom is preferably selected from silane compounds, siloxane compounds, silicone oils, siliconates, organosilane compounds or organosiloxane compounds, preferably selected from the organosilane compounds.
  • the at least one silicon compound preferably has hydrophobic properties.
  • Particularly preferred silicon compounds which have hydrophobic properties are those which have the water absorption of mortar, determined in accordance with DIN EN 480-5, if these are present in a concentration of 5% by weight, preferably in a concentration of 2% by weight and particularly preferred in a concentration of 0.5% by weight, based on the cement, to be added to the mortar, by at least 50% after 7 days and by at least 60% after 28 days.
  • composition according to the invention preferably contains at least one silicon compound which has at least one Si atom, at least one C atom and at least one H atom and satisfies the formula (I), (IIIa) or (Mb), R-SiR 1 xR 2 z (I)
  • R is a linear or branched alkyl group with 1 to 20 C atoms
  • R 1 is a linear or branched alkyl group with 1 to 4 C atoms
  • R 2 is a linear or branched alkoxy group with 1 to 4 carbon atoms or one
  • radicals R 'independently of one another are hydroxy, alkoxy, preferably with 1 to 6, preferably with 1 to 4 carbon atoms, alkoxyalkoxy, preferably with 1 to 6, preferably with 1 to 4 carbon atoms, alkyl, preferably with 1 to 20, preferably with 1 to 10 carbon atoms, alkenyl, preferably 1 to 20, preferably 1 to 10
  • n is an integer from 2 to 30,
  • n is an integer from 3 to 30,
  • the composition according to the invention preferably contains at least one silicon compound which has at least one Si atom, at least one C atom and at least one H atom which is selected from CH3Si (OCH3) 3, CH3Si (OC2H 5 ) 3, C2H 5 Si (OCH3 ) 3, i- C 3 H 7 Si (OCH 3 ) 3, C 2 H 5 Si (OC2H 5 ) 3 , iC 3 H7Si (OC2H 5 ) 3 , nC 3 H 7 Si (OCH 3 ) 3, nC 3 H 7 Si (OC 2 H 5 ) 3, i- C 3 H 7 Si (OCH 3 ) 3, nC 4 H 9 Si (OCH 3 ) 3, nC 4 H9Si (OC2H 5 ) 3 , iC 4 H 9 Si (OCH 3 ) 3, nC 4 H 9 Si (OC 2 H 5 ) 3, nC 5 HnSi (OCH 3 ) 3, nC 5 HiiSi (OC 2 H 5
  • CioH 2i Si (OCH 3 ) 3 nC-ioH 2i Si (OC 2 H 5 ) 3 , i-CioH 2i Si (OCH 8 ) 3 , i-CioH 2i Si (OC 2 H 5 ) 3 , n-
  • Compounds according to formula (Ila) or (Mb) can be, for example, methylalkoxysiloxanes, ethylalkyoxysiloxanes, propylalkoxysiloxanes, butylalkoxysiloxanes, hexylalkoxysiloxanes, phenylalkoxysiloxanes, octylalkyoxysiloxanes or hexadecylalkoxylsiloxanes, alkoxy preferably being methoxy or methoxy or methoxy.
  • composition according to the invention has further additives.
  • the composition according to the invention particularly if it has one or more mineral building materials, preferably cement, particularly preferably cement and sand or gravel, has further concrete or mortar additives, in particular selected from shrinkage reducing agents, defoamers, flow agents, accelerators, retarders, air entraining agents, Rheology modifies fillers / additives and / or fibers.
  • the mass fraction of all other additives in the total composition is preferably from 0 to 40% by weight, preferably 0.5 to 25% by weight and particularly preferably 1 to 10% by weight.
  • compositions according to the invention preferably have polycarboxylate ethers, lignosulfonates, melamine sulfonates, casein or polynaphthalene sulfonates or mixtures of two or more of the compounds mentioned as flow agents. If flow agents are present in the composition according to the invention, their proportion in the composition according to the invention is preferably from 0.01 to 2% by weight, preferably from 0.05 to 0.5% by weight.
  • compositions according to the invention preferably have monoalcohols, glycols, preferably neopentylglycol, alkanediols, polyoxyalkylene glycols, aminoalcohols or polyoxyalkylenes or mixtures of two or more of the compounds mentioned as shrinkage reducing agents.
  • the compositions according to the invention preferably have mineral oil, polyether, acetylene compounds or vegetable oils or mixtures of two or more of the compounds mentioned.
  • the compositions of the invention preferably have CaCh, carbonates, preferably Na 2 CO 3 or U 2 CO 3 , aluminates, preferably tricalcium aluminate, CaO or sulfates or mixtures of two or more of the compounds mentioned as accelerators. If the compositions according to the invention have Ca-containing substances as accelerators, the addition of calcium sources can optionally be dispensed with.
  • the retarders of the compositions according to the invention preferably have carbohydrates, preferably monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides and / or polysaccharides, lignin sulfonates, hydroxycarboxylic acids, phosphates, tetraborates, citric acid, tartaric acid, tartrates or citrates or mixtures of two or more of the compounds mentioned.
  • Some of the retarders may also be suitable as an enrichment medium. If such retarders are used, their proportion is added to the mass fraction of enrichment medium.
  • compositions according to the invention preferably have betaine, natural resins, preferably root resins or tall resin, lauryl sulfate, sulfosuccinates, Fatty acids, sulfonates, soaps or fatty soaps or mixtures of two or more of the compounds mentioned.
  • Some of the air entraining agents such as e.g. B. sulfosuccinates and fatty acids may optionally also be suitable as an enrichment medium. If such air entraining agents are used, their proportion is added to the mass fraction of enrichment medium.
  • shrinkage reducers, defoamers, accelerators, retarders and / or air entraining agents are present in the composition according to the invention, the sum of their proportions in the composition according to the invention is preferably from 0.01 to 10% by weight, preferably from 0.02 to 3% by weight. and particularly preferably from 0.05 to 0.5% by weight.
  • compositions according to the invention preferably have starch, cellulose ether, PVAL, guar gum, xanthan gum, welan gum, alginates, agar, polyethylene oxides, bentonite or polyacrylamides or mixtures of two or more of the compounds mentioned as rheology modifiers.
  • compositions according to the invention preferably have fly ash, limestone powder, blast furnace slag, rock powder, micro- or nanosilica or mixtures of two or more of the compounds mentioned.
  • compositions according to the invention preferably have steel fibers, plastic fibers (PAN), glass fibers or carbon fibers or mixtures of two or more of the fibers mentioned.
  • compositions according to the invention can also, especially if they have no solvent, carrier materials, such as z. B. in Wiktor and Jonkers, Smart Mater. Struct. 25 (2016) “Bacteria-based concrete: from concept to market”.
  • compositions according to the invention can be used for the production of construction products or structures.
  • the compositions according to the invention are preferably used in the process described below for the production of construction products.
  • the process according to the invention for the production of construction products, preferably based on mineral building materials, is characterized in that at least one of the compositions according to the invention mentioned above is used in the production.
  • the construction product to be produced using the method according to the invention is preferably mortar, mortar-based components / products, reinforced concrete, concrete, a (steel) concrete part, a concrete block, a roof tile, a brick or a gas concrete block.
  • the composition according to the invention can be used before or after the completion of the construction product or the building.
  • the composition according to the invention is preferably used before the completion of the construction product or the building. If the composition according to the invention is used before completion of the construction product or the building, the addition is preferably carried out in a mixing process, particularly preferably during a mixing process which must also be used in the production of the construction product from conventional components.
  • the composition is preferably applied by applying the composition to the surface of the building product or building.
  • the application can be carried out by spraying or brushing construction products or structures with the composition; in the case of smaller construction products, such as. B. bricks or precast concrete, the immersion of the construction products in the composition can be suitable for application.
  • the composition can be used free of cement, preferably as a liquid, preferably as a sprayable, composition or as a cement-containing composition, e.g. B. in the form of mortar.
  • Compositions according to the invention which are free of cement are preferably used for the surface treatment of construction products or structures which have small cracks, preferably cracks with a gap width of less than 1 mm. In the case of larger cracks, a composition which has cement is preferably used.
  • the phosphate or carbonate precipitate, in particular calcium carbonate, formed by the composition according to the invention can have pores, contact surfaces, joints, Partially or completely fill or close gaps, cracks or cavities in or on the component.
  • the composition according to the invention is suitable as a mass additive for use in concrete, precast concrete elements, concrete blocks or fibreboard, or as a mass additive for use in other mineral building materials which, depending on the composition of the mass additive, form phosphate or carbonate precipitates, in particular calcium carbonate, or other mineral structures enable.
  • the composition according to the invention is also for subsequent treatment of concrete, prefabricated concrete parts, concrete blocks, concrete fiber boards or buildings. It can be applied subsequently, for example by spraying or brushing. It is also possible that only individual components of the composition, such as, for example, a nutrient solution or other auxiliaries for activating the microorganisms already present, are subsequently applied.
  • the composition according to the invention also leads to a targeted metabolism of other additives (preferably additives which are present in the component without further function after curing, such as concrete plasticizers) or other specifically introduced substances (in order, for example, to provide a targeted pore structure) generate) or penetrating substances with damage potential for the component (eg concrete attacking substances).
  • additives preferably additives which are present in the component without further function after curing, such as concrete plasticizers
  • other specifically introduced substances in order, for example, to provide a targeted pore structure
  • penetrating substances with damage potential for the component eg concrete attacking substances.
  • composition according to the invention for coating or combined use with built-in parts, reinforcement or sealing elements in concrete, mortar or other, preferably cementitious building materials, for example in connection with sealing membranes (for example incorporated in a coating or in a nonwoven fabric) to avoid backwardness to be remedied by the formation of mineral structures, in connection with a waterproofing membrane in order to bring about a targeted "growing together" of the waterproofing layer and the component, in connection with joint seals in order to remedy potential problems caused by the formation of mineral structures or in connection with other built-in parts, to make a tight connection.
  • the installation parts are preferably selected from spacers, formwork anchors, pipe penetrations or other penetrations.
  • composition according to the invention in conjunction with metallic, but preferably non-metallic reinforcement and reinforcement elements.
  • non-metallic reinforcement and Reinforcing elements can lead to an inadequate adhesive bond and thus a potential backwardness of water or a limited power transmission.
  • a sufficient adhesive bond can be achieved by the composition according to the invention, and thus the backwardness of water can be reduced or the power transmission can be improved.
  • Non-metallic reinforcement and reinforcement elements are, for example, polymeric reinforcement elements, such as fiber-reinforced epoxy resin systems, or glass or carbon fibers.
  • the composition according to the invention can also be a component of the fiber size.
  • the composition according to the invention is preferably suitable for filling or sealing gaps in multi-layer systems, for example in tunnel construction or in triple walls in precast concrete construction.
  • the composition is preferably used for filling processing-related cavities, pores, capillaries or construction joints.
  • the composition according to the invention can also be used in conjunction with modular components (stones, prefabricated parts, plugs, etc.) in order to enable specific "growing together" to form a connected component.
  • composition according to the invention can also be used as part of a coating or sealing system (e.g. mineral sealing slurry etc.), as part of an injection system for crack, joint, floor, rock or cavity injection, as part of a post-treatment agent (to quickly seal the superficial To enable pore structure and thus reduce the evaporation of water), as part of a grout, for example to prevent capillary rising moisture or to be used as part of an adhesive system for targeted “growing together” of components.
  • a coating or sealing system e.g. mineral sealing slurry etc.
  • an injection system for crack, joint, floor, rock or cavity injection as part of a post-treatment agent (to quickly seal the superficial To enable pore structure and thus reduce the evaporation of water)
  • a post-treatment agent to quickly seal the superficial To enable pore structure and thus reduce the evaporation of water
  • a grout for example to prevent capillary rising moisture or to be used as part of an adhesive system for targeted “growing together” of components.
  • the composition according to the invention can be liquid or solid. In solid form, it is preferably in particulate form, in particular as a powder or granulate. This makes the composition easier to handle, in particular easier to pour and easier to dose.
  • the particles, in particular the powder or granules, can be encapsulated or coated. Polyvinyl alcohol is particularly suitable as an encapsulation or coating agent.
  • the composition is preferably in unencapsulated or uncoated form.
  • the composition according to the invention can be in the form of one, two or more components. System can be used. As a two- or multi-component system, the two or more components are stored separately and only mixed with one another shortly before or during use.
  • the composition according to the invention is preferably used in structures such as sewage treatment plants and sewers, residential and administrative buildings (preferably basements), infrastructure structures (e.g. bridges, tunnels, troughs, concrete streets, parking garages and parking garages), hydraulic structures (e.g. locks and port facilities), energy structures (e.g. wind turbines) , Cooling towers, biogas plants, pumped storage plants).
  • structures such as sewage treatment plants and sewers, residential and administrative buildings (preferably basements), infrastructure structures (e.g. bridges, tunnels, troughs, concrete streets, parking garages and parking garages), hydraulic structures (e.g. locks and port facilities), energy structures (e.g. wind turbines) , Cooling towers, biogas plants, pumped storage plants).
  • the use of the composition according to the invention is particularly preferred in the case of components which come into contact with the ground or are exposed to the weather, such as, for example, outer walls or foundations.
  • FIG. 1 shows the side view of the test specimen with a crack, 200 times enlarged, 18 days after the block from example 4a was broken in two. It can be seen that the crack has healed.
  • the photograph in FIG. 2 shows a 100-fold magnification of the fracture surface 69 days after the block from example 4a was broken in two. It can be seen that Ca carbonate has formed in the crack.
  • the picture in FIG. 3 shows a 100-fold enlargement of the fracture surface 0 days after the block from example 4b was broken in two. It can be seen that no healing has yet taken place.
  • the image in FIG. 4 shows the side view of the test specimen from Example 4c in a 100-fold magnification, 69 days after the block from Example 4c was broken in two. It can be seen that Ca carbonate has formed in the crack.
  • 5a and 5b show the crack in a magnification of 30 and 100 times, in the test specimen of example 3 (E).
  • Bending tensile strengths were determined based on DIN EN 12390-5 (3-point bending test with central load application).
  • Karsten tube test Water absorption was measured using a water penetration tester, also called a Karst tube, as described in “MEASUREMENT OF WATER ABSORPTION UNDER LOW PRESSURE; RILEM TEST METHOD NO. 1 1.4, horizontal application ”(https: //www.m- testco.com/files/pages/Rilem%20Test.pdf)
  • spores 32315 Spores of Bacillus subtilis (DSM 32315), hereinafter also referred to as spores 32315,
  • DSM 10 Bacillus subtilis spores
  • WA CIT (Evonik Resource Efficiency GmbH), an aqueous emulsion of multifunctional silanes, hereinafter also referred to as WA CIT
  • Example 1 Checking the compatibility of microorganisms with water repellents and shrinkage reducing agents.
  • the strains Bacillus subtilis (DSM 10) and Bacillus pseudofirmus (DSM 8715) were examined for compatibility with water repellents and shrinkage reducing agents.
  • the medium used for Bacillus subtilis was a mixture of 3 g meat extract, 5 g peptone from casein and 1000 ml _ adjusted to pH 7 using HCI / NaOH and for Bacillus pseudofirmus (DSM 8715) adjusted to pH 7 using Na sesquicarbonate. distilled water used.
  • a preculture was prepared for both strains: For this purpose, an inoculation loop of the spores was placed in a culture tube with 8 ml of the respective medium and left overnight in a hood shaker at 30 ° C. and 200 revolutions per minute. Furthermore, aqueous stock solutions with a concentration of Protectosil ® WS405 (water repellent) of 500 g / L or with a concentration of neopentyl glycol (shrinkage reducing agent) of 280 g / L were produced.
  • Protectosil ® WS405 water repellent
  • neopentyl glycol wrinkleage reducing agent
  • the main cultures were then left in a hood shaker for 4 days at 30 ° C. and 200 revolutions per minute. The observation of the change in turbidity was then used to determine whether the microorganisms were growing in the presence of water repellents and / or shrinkage reducing agents.
  • Example 2 Production of test specimens
  • the recipe for the production of standard mortar with a mortar composition according to EN 480-1 was used.
  • 450 g of Milke ® classic CEM I 52.5 N cement and 1350 g of CEN standard sand according to EN 196-1 were homogenized to a dry mix using a Hobart mortar mixer.
  • the homogenized dry mix was added to the mortar mixer within 30 seconds at a slow mixing speed (level 1).
  • 450 g of water were added within 30 seconds and the entire mortar mixture was mixed for a further 60 seconds at a slow speed.
  • the amount of water was chosen so that the weight ratio of water to cement is 1 to 2.
  • the mortar was then mixed at high speed (level 2) for 60 seconds.
  • the total mixing time was 3 minutes and 30 seconds.
  • test specimens from Example 2 were broken apart in the middle and treated either with a composition from the prior art (S) or with a composition (E) according to the invention which, however, did not contain a hydrophobizing agent, at the breaking edges and then put back together.
  • Treatment with the Liquid Repair System - ER7 (state-of-the-art product) is carried out in such a way that 90 g of component A in 500 mL water (temperature of the water 40 ° C) for solution A and 50 g of component B in 250 mL Water (temperature of water 40 ° C) for solution B was processed according to the instructions for use. Then solution A was sprayed twice onto the breaking edges in accordance with the instructions for use and then solution B once.
  • the treatment with the composition according to the invention was carried out by first stirring 15 g of Tryptic Soy Broth with 50 g of Bacillus subtilis DSM 32315 spores in 500 mL of water and spraying this solution onto the broken edges.
  • test specimens were fixed with a Teflon tape.
  • the test specimens were stored in a water bath at room temperature.
  • the test specimens were immersed 0.5 cm in the water bath, the crack was not under the water surface.
  • the crack was sprayed with water at regular 2 day intervals.
  • Example 4 Preparation of test specimens with the addition of healing additives.
  • the test specimens were produced as described in Example 2. However, the aqueous proportion of the added compositions was added to the mixing water and taken into account accordingly, so that all mixtures for the production of test specimens were produced with the same water to cement ratio in order to ensure the comparability of the results.
  • the substances used and the appearance of the mortar mixtures during processing are given in Table 1 a.
  • Table 1 a Mortar mixtures (without water content) and their appearance
  • the hydrophobizing effect of the silane additive (silicon compound which has at least one Si atom, at least one C atom and at least one H atom)
  • the reduction in capillary water absorption over a period of 24 h and 14 days was determined.
  • the test specimen 4a biologicalmass only
  • test specimens are dabbed lightly with a dry cloth (test setup analogous to EN 480-5, but with different measuring periods and without 3-fold determination). The percentage reduction in water absorption was determined using the following method:
  • the water absorption of the test specimens can be significantly reduced by adding a silicon compound which has at least one Si atom, at least one C atom and at least one H atom (a hydrophobizing agent).
  • test specimens were broken into two parts, put back on the broken edges and then standing upright in a bowl with water (approx. 5 mm Water level) for 69 days so that the crack was immersed in the water on one side.
  • Example 5 Influence of microorganism concentration and Ca source The aim was to determine what influence the mass of microorganisms and additional Ca source has on the bending strength and water absorption of the test specimen.
  • Test specimens with different combinations of biomass, tryptic soy broth, Ca source and water repellant (WS405) were used. The test specimens were produced as described in Example 2. However, the components and concentrations given in Table 2a were used. Calcium lactate hydrate was used as the Ca source.
  • Example 5i represents the reference sample.
  • a spore mixture was first produced by diluting 0.68 g of spores 32315 with 50 ml of tap water, which accordingly had a concentration of 0.0136 g (spores 32315) / ml.
  • test specimens After 28 days of storage at 23 ° C. and 50% atmospheric humidity (standard climate) of the test specimens, the flexural tensile strengths of the test specimens and the reduction in water absorption after 24 h were measured. To determine the water absorption after 24 hours, the test specimens were stored in a standing water bath. They immersed about 5 cm in the water. After 24 h, it was determined gravimetrically how much water the test specimens had absorbed. The results are shown in Table 2b. Table 2b: Results of the test
  • the aim of this experiment is to investigate the effects of surface treatment with a solution of water repellent, spores, tryptic soy broth, calcium lactate and water.
  • a Wilsontlin coater (Bosch) with a fluidized bed attachment served as the device for coating / encapsulation.
  • the biomass was placed in the Wilsontlin coater, sprayed with an aqueous PVA solution and then dried.
  • a solution of 5% by weight of PVA was used as the PVA solution Kuraray Poval® 4-88 and 5% by weight Kuraray Poval® 8018 in water.
  • the total concentration of PVA was accordingly 10% by weight based on the total mass of the solution.
  • aqueous PVA solution (10% by weight PVA) were applied to 500 g of biomass. This corresponds to a proportion of 13 wt .-% PVA based on the total mass of the dry product.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung umfassend mindestens einen Mikroorganismus, der in einem alkalischen Medium ein Phosphat-oder Carbonatpräzipitat bilden kann, und mindestens eine Calciumquelle, wobei die Zusammensetzung dadurch gekennzeichnetist, dass sie mindestens eine Siliziumverbindung aufweist, die mindestens ein Si-Atom, mindestens ein C-Atom und mindestens ein H-Atom aufweist, sowie ein Verfahren zur Herstellung von Bauprodukten, wobei bei der Herstellung eine entsprechende Zusammensetzung eingesetzt wird.

Description

Zusammensetzung umfassend mindestens einen Mikroorganismus und deren
Verwendung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung umfassend mindestens einen Mikroorganismus, der in einem alkalischen Medium ein Phosphat- oder Carbonatpräzipitat bilden kann, und optional mindestens eine Calciumquelle, wobei die Zusammensetzung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie mindestens eine Siliziumverbindung aufweist, die mindestens ein Si-Atom, mindestens ein C-Atom und mindestens ein H-Atom aufweist, sowie ein Verfahren zur Herstellung von Bauprodukten auf Basis von mineralischen Baustoffen, wobei bei der Herstellung eine entsprechende Zusammensetzung eingesetzt wird.
Durch Umwelteinflüsse und/oder starke mechanische Belastungen sind Bauwerke, insbesondere solche die auf mineralischen Baustoffen basieren, wie z. B. Betonbauwerke stark belastet. Diese Belastung kann zu Rissen führen. Die Rissbildung kann zudem auch durch konstruktive Einflussfaktoren, wie z.B. die Lagerung des Bauteils, oder durch klimatische Bedingungen, die beispielsweise zur Verdunstung von Wasser oder zu inneren Spannungen durch Temperaturunterschiede führen, verursacht werden. Durch entstehende Risse kann Wasser in die Bauwerke eindringen und die Struktur nachhaltig schädigen, u.a. durch Korrosion von Stahlbewehrungen und durch wiederholte Frost-Tau-Zyklen. Betonbauten haben dadurch verkürzte Lebenszeiten.
Es sind zahlreiche Methoden bekannt, mit denen versucht wird, die Lebenszeit von Bauwerken, die auf mineralischen Baustoffen basieren, insbesondere von Beton bauwerken, zu verlängern.
Grob unterschieden werden kann dabei nach solchen Methoden, bei denen bereits bei der Erstellung der Bauwerke bzw. Erzeugung der Baustoffe Zusatzstoffe den Baustoffen zugesetzt werden und solchen, bei denen die Bauwerke bzw. Baustoffe nachträglich mit Zusatzstoffen behandelt werden. Dabei sind insbesondere solche Verfahren zu nennen, bei denen durch die Bildung expansiver Mineralstrukturen Risse geheilt werden können oder bei denen Reaktionsharze oder mineralische Systeme unter Druck in den Riss injiziert werden und somit den Riss nachträglich abdichten. Bekannte Zusatzstoffe sind z. B. Hydrophobierungsmittel, die bei der Herstellung von Baustoffen, wie z. B. Ziegeln, Betonteilen, Mörtel o.ä. zugesetzt werden oder nach dem Erstellen der Baustoffe oder Bauwerke auf diese oder auf Teile dieser aufgebracht werden. Solche Hydrophobierungsmittel werden z. B. in EP 0538555 A1 , WO 2006/081891 A1 , WO 2006/081892 A1 , WO 2013/076035 A1 oder WO 2013/076036 A1 beschrieben.
Durch die Verwendung von Hydrophobierungsmitteln wird Wasser zwar davon abgehalten, in den Beton einzudringen; treten jedoch größere Risse aufgrund von Spannungen auf, wird ein Eindringen von Wasser und eine Schwächung der Struktur nicht verhindert. Ebenfalls bekannt ist die Verwendung von Mineralstoffe bildenden Mikroorganismen als Zusatzstoff bei der Herstellung von Baustoffen, wie z. B. von Jonkers in WO 2009/093898 A1 , WO 201 1/126361 A1 und WO 2016/010434 A1 beschrieben, oder als Zusatzstoff zur nachträglichen Behandlung von Baustoffen bzw. Bauwerken, wie z. B. von Jonkers in WO 2014/185781 A1 beschrieben, die die Selbstheilung von Rissen bewirken sollen.
Mikroorganismen können durch Bildung von Calciumcarbonat, die sog. MICB (microbial induced calcite pecipitation), Risse bis zu einem gewissen Maße heilen; ist allerdings die Menge an zugesetztem Ca-Nährmedium aufgebraucht, kann auch kein Calciumcarbonat (Calcit) mehr produziert werden. Die Menge an zuzusetzendem Ca-Nährmedium bei der Herstellung des Baustoffes ist allerdings limitiert, da ab einer bestimmten Menge an Additiv, die Dichte (Betondichte) und dadurch die Druckfestigkeit deutlich abnimmt. Bei einer nachträglichen Behandlung von Baustoffen bzw. Bauwerken muss diese regelmäßig wiederholt werden, um ausreichend Ca-Nährmedium bereitzustellen. Weitere Informationen finden sich z.B. in Wiktor and Jonkers, Smart Mater. Struct. 25 (2016)„Bacteria-based concrete: from concept to market“, Qian et al., Front. Microbiol. 6:1225 (2015)„Self-healing of early age cracks in cement-based materials by mineralization of carbonic anhydrase microorganism.“ und Lors et al. Construction and Building Materials 141 :461-469 (2017) “Microbiologically induced calcium carbonate precipitation to repair microcracks remaining after autogenous healing of mortars”. Auch Kombinationen aus Hydrophobizität und Mikroorganismen wurden bereits beschrieben. So beschreibt WO 2017/076635 A1 die Herstellung von hydrophoben, Zement-haltigen Zusammensetzungen durch Zugabe von Teilen von Biofilmen, die durch Vermehrung von Mikroorganismen auf LB-Agar-Platten erzeugt wurden. Dabei bilden sich nano- oder mikroskopische Strukturen auf der Oberfläche, die die Hydrophobizität bewirken. Eine Verhinderung oder Rückbildung von Rissen wird dort nicht beschrieben. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher die Bereitstellung eines Verfahrens, welches einen oder mehrere der Nachteile der Lösungen nach dem Stand der Technik überwindet. Überraschenderweise wurde gefunden, dass diese Aufgabe gelöst werden kann, durch Zusammensetzungen umfassend mindestens einen Mikroorganismus, der in einem alkalischen Medium ein Phosphat- oder Carbonatpräzipitat bilden kann, und optional mindestens eine Calciumquelle, wobei die Zusammensetzung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie mindestens eine Siliziumverbindung aufweist, die mindestens ein Si-Atom, mindestens ein C-Atom und mindestens ein H-Atom aufweist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind deshalb Zusammensetzungen umfassend mindestens einen Mikroorganismus, der in einem alkalischen Medium ein Phosphat- oder Carbonatpräzipitat bilden kann, und optional mindestens eine Calciumquelle, wobei die Zusammensetzungen dadurch gekennzeichnet sind, dass sie mindestens eine Siliziumverbindung aufweisen, die mindestens ein Si-Atom, mindestens ein C-Atom und mindestens ein H-Atom aufweist.
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Bauprodukten auf Basis von mineralischen Baustoffen, wobei bei der Herstellung eine erfindungsgemäße Zusammensetzung eingesetzt wird.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen haben den Vorteil, dass sie sowohl als Massenadditiv, z.B. bei der Herstellung von Bauprodukten oder Bauwerken, als auch als Additiv bzw. Behandlungsmittel zur Reparatur bzw. Instandhaltung von bestehenden Bauprodukten oder Bauwerken, eingesetzt werden können. Insbesondere ist eine mehrmalige Rissheilung durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung möglich. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zeigen zudem auch ohne Verkapselung der Biomasse eine ausreichende Stabilität.
Die Kombination aus Siliziumverbindung (als Hydrophobierungsmittel), die mindestens ein Si- Atom, mindestens ein C-Atom und mindestens ein H-Atom aufweist, und Mikroorganismen hat des Weiteren den Vorteil, dass durch die hydrophobierenden Agenzien zunächst das Eindringen von Wasser vermieden wird; sollte diese Barriere aber durchdrungen sein, können die Mikroorganismen ihre heilende Wirkung (also durch Bildung vorzugsweise anorganischer Substanzen den Riss im Beton zumindest anteilig schließen) entfalten. Das Wasser wird durch die hydrophobierenden Eigenschaften länger aus der porösen Betonstruktur verdrängt; dadurch können Bakterien länger im sporulierten Zustand verbleiben bzw. nach vorheriger Aktivierung schneller wieder sporulieren.
Des Weiteren wird ein positiver synergistischer Effekt zwischen Hydrophobierung und Mikroorganismen beobachtet: Die Festigkeit des Betons wird gegenüber der Festigkeit von Zusammensetzungen, die nur Mikroorganismen und kein Hydrophobierungsmittel enthalten, verbessert.
Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bereits bei der Herstellung von Beton kann die fortschreitende Schädigung von Betonbauwerken schon frühzeitig reduziert werden. Dadurch werden die Lebenszyklen von Betonbauwerken deutlich verlängert, aufwändige und bei Brückenbauwerken bzw. Hochbauten teilweise gefährliche Reparaturarbeiten vermieden. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen
Zusammensetzung müssen Bauwerke zudem seltener auf Rissbildung inspiziert werden. Der Aufwand für die Inspektion lässt sich somit reduzieren. Zudem können durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung Kosten vermieden werden, die dadurch anfallen können, dass entstandene Risse unbemerkt bleiben und so zu fortschreitenden Schäden führen, welche dann aufwändig behoben werden müssen.
Durch die wegen der längeren Lebensdauer von Betonbauwerken reduzierte Menge an benötigtem Beton kann die durch die Zementproduktion resultierende anthropogene CO2- Produktion ebenfalls deutlich reduziert werden.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen und das erfindungsgemäße Verfahren werden nachfolgend beispielhaft beschrieben, ohne dass die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein soll. Sind nachfolgend Bereiche, allgemeine Formeln oder Verbindungsklassen angegeben, so sollen diese nicht nur die entsprechenden Bereiche oder Gruppen von Verbindungen umfassen, die explizit erwähnt sind, sondern auch alle Teilbereiche und Teilgruppen von Verbindungen, die durch Herausnahme von einzelnen Werten (Bereichen) oder Verbindungen erhalten werden können. Werden im Rahmen der vorliegenden Beschreibung Dokumente zitiert, so soll deren Inhalt, insbesondere bezüglich der in Bezug genommenen Sachverhalte vollständig zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung gehören. Werden nachfolgend Angaben in Prozent gemacht, so handelt es sich, wenn nicht anders angegeben um Angaben in Gewichts-%. Werden nachfolgend Mittelwerte, z.B. Molmassen-Mittelwerte angegeben, so handelt es sich, wenn nicht anders angegeben um das Zahlenmittel. Werden nachfolgend Stoffeigenschaften, wie z. B. Viskositäten oder ähnliches angegeben, so handelt es sich, wenn nicht anders angegeben, um die Stoffeigenschaften bei 25 °C. Werden in der vorliegenden Erfindung chemische (Summen-)Formeln verwendet, so können die angegebenen Indizes sowohl absolute Zahlen als auch Mittelwerte darstellen. Bei polymeren Verbindungen stellen die Indizes vorzugsweise Mittelwerte dar.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung umfassend mindestens einen Mikroorganismus, der in einem alkalischen Medium ein Phosphat- oder Carbonatpräzipitat bilden kann, und optional mindestens eine Phosphat- und/oder Calciumquelle, zeichnet sich dadurch aus, dass die Zusammensetzung mindestens eine Siliziumverbindung aufweist, die mindestens ein Si-Atom, mindestens ein C-Atom und mindestens ein H-Atom aufweist. Der Mikroorganismus ist vorzugsweise ausgewählt aus einem Bakterium, einem lyophilisierten Bakterium und einer Bakterienspore eines Bakteriums, vorzugsweise ist der Mikroorganismus eine Bakterienspore eines Bakteriums.
Vorzugsweise ist der Mikroorganismus ausgewählt aus Bakteriensporen oder Bakterien der Gattungen Enterococcus, Diophrobacter, Lysinbacillus, Planococcus, Bacillus, Proteus oder Sporosarcina, bevorzugt ausgewählt aus den Bakteriensporen oder Bakterien der Gruppe umfassend die Spezies Bacillus cohnii, Bacillus megaterium, Bacillus pasteurii, Bacillus pseudofirmus, bevorzugt Bacillus pseudofirmus (DSM 8715) Bacillus sphaericus, Bacillus spp., Bacillus subtilis, Proteus vulgaris, Bacillus licheniformis, Diophrobacter sp., Enterococcus faecalis, Lysinbacillus sphaericus, Proteus vulgaris und Sporosarcina pasteurii, besonders bevorzugt Bacillus subtilis oder Bacillus cohnii, ganz besonders bevorzugt Bacillus subtilis, insbesondere bevorzugt ein Bacillus subtilis DSM 32315, wie in WO 2017/207372 A1 beschrieben und wie er beim DSMZ, Inhoffenstraße 7B, 38124 Braunschweig, Deutschland, am 16. Dezember, 2015 unter den Regularien des Budapest Übereinkommen über die internationale Anerkennung der Hinterlegung von Mikroorganismen für die Zwecke von Patentverfahren unter der oben genannten Nummer im Namen der Evonik Degussa GmbH hinterlegt wurde oder Mutanten davon, die alle identifizierenden Charakteristika des Stamms DSM 32315 aufweisen und vorzugsweise eine DNA Sequenzidentität zu Stamm DSM 32315 von mindestens 95 %, bevorzugt mindestens 96, 97 oder 98 %, besonders bevorzugt mindestens 99 % und noch mehr bevorzugt 99,5 % aufweist, oder Bacillus subtilis (DSM 10). Ganz besonders bevorzugt ist der Mikroorganismus eine Bakterienspore der genannten bevorzugten Bakterien.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Gewichtsverhältnis von Mikroorganismen, die in einem alkalischen Medium ein Phosphat- oder Carbonatpräzipitat bilden können, zu Siliziumverbindungen, die mindestens ein Si-Atom, mindestens ein C-Atom und mindestens ein H-Atom aufweist, in der Zusammensetzung von 100 zu 1 bis 1 zu 100, vorzugsweise von 10 zu 1 bis 1 zu 2 beträgt. Vorzugsweise beträgt der Massenanteil an Mikroorganismen, die in einem alkalischen Medium ein Phosphat- oder Carbonatpräzipitat bilden können, bezogen auf die Gesamtmasse der Zusammensetzung, vorzugsweise auf die Gesamtmasse der Zusammensetzung ohne Berücksichtigung von Wasser, von 0,0001 bis 10 Gew.-%, bevorzugt von 0,001 bis 5 Gew.-% und besonders bevorzugt von 0,002 bis 3 Gew.-%.
Werden die eingesetzten Mikroorganismen als Sporen eingesetzt, so beträgt die Anzahl an Sporen pro Gramm vorzugsweise von 1 x 105 bis 1 x 1013 Sporen/g, bevorzugt von 1 x 107 bis 1 x 1012 Sporen/g und besonders bevorzugt von 1 x 109 bis 1 x 1011 Sporen/g. Die Sporenzahl kann entsprechend der Norm DIN EN 15784 bestimmt werden.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält vorzugsweise mindestens einen mineralischen Baustoff, vorzugsweise Zement. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann auch mehrere mineralische Baustoffe aufweisen. Grundsätzlich können alle bekannten mineralischen Baustoffe in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthalten sein. Als mineralische Baustoffe können vorzugsweise Sand, Ton, Kies, Schotter und/oder Gips in der Zusammensetzung enthalten sein, besonders bevorzugt in Kombination mit Zement.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann ein Lösungsmittel enthalten, also eine Flüssigkeit enthaltende Mischung darstellen, oder lösungsmittelfrei sein, also eine Trockenmischung darstellen. Bevorzugte erfindungsgemäße Zusammensetzungen sind solche die ein Lösungsmittel, insbesondere Wasser enthalten.
Ist in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ein Lösungsmittel, insbesondere Wasser enthalten, beträgt der Anteil an Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, an der Gesamtzusammensetzung von 2,5 bis 66 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 40 Gew.-% und besonders bevorzugt von 10 bis 20 Gew.-%.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung ein Anreicherungsmedium (häufig auch Nährmedium oder Substrat genannt) zur Anreicherung der Mikroorganismen enthält. Als Anreicherungsmedium können alle bekannten
Anreicherungsmedien eingesetzt werden. Vorzugsweise umfasst das Anreicherungsmedium eine Kohlenstoffquelle und/oder eine Stickstoffquelle, besonders bevorzugt enthält das Anreicherungsmedium zusätzlich noch eine Phosphorquelle, insbesondere eine Phosphatquelle. Bevorzugte Kohlenstoffquellen sind ausgewählt aus der Gruppe der Monosaccharide, Oligosaccharide und Polysaccharide. Besonders bevorzugte Kohlenstoffquellen sind Glukose, Fructose, Maltose, Saccharose, Melasse, Stärke und Stärkeprodukte sowie Molke und Molkeprodukte. Die Stärke bzw. Stärkeprodukte werden vorzugsweise aus Weizen oder Mais gewonnen. Als Kohlenstoffquelle sind weiterhin auch Alditole (Zuckeralkohole), darunter insbesondere Glycerin, einsetzbar. Als Stickstoffquellen eignen sowohl organische als auch anorganische Stickstoffquellen. Organische
Stickstoffquellen werden vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pepton, Hefeextrakt, Sojamehl, Sojaspelze, Baumwollsamenmehl, Linsenmehl, Aspartat, Glutamat und Tryptic-Soja-Bouillon. Eine bevorzugte anorganische Stickstoffquelle ist Ammoniumsulfat. Einige der aufgeführten Kohlenstoffquellen eignen sich auch als Stickstoffquelle und umgekehrt, hierzu zählen beispielsweise Molke bzw. Molkeprodukte, Pepton, Hefeextrakt, Sojamehl, Sojaspelze, Baumwollsamenmehl, Linsenmehl, Tryptic-Soja-Bouillon. Die Phosphorquelle bzw. Phosphatquelle ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumphosphat, Natriumphosphat und Kaliumphosphat. Phosphor kann zudem auch ein Bestandteil der Kohlenstoff- und/oder Stickstoffquellen sein. Die Zusammensetzung des Anreicherungsgmediums bezogen auf die jeweiligen Trockengewichte der Einzelkomponenten ist abhängig vom jeweiligen Nährstoffspektrum, das Gewichtsverhältnis liegt aber vorzugsweise bei 1 : 0,01 : 0,001 bis 1 : 10 : 10 für Kohlenstoffquelle : Stickstoffquelle : Phosphorquelle (C:N:P-Komponenten). Geeignete Anreicherungsmedien werden beispielsweise beschrieben in:„FAO. 2016. Probiotics in animal nutrition - Production, impact and regulation by Yadav S. Bajagai, Athol V. Klieve, Peter J. Dartand Wayne L. Bryden. Editor Harinder P.S. Makkar. FAO Animal Production and Flealth Paper No. 179. Rome.“ (ISBN 978-92-5-109333-7). Vorzugsweise ist in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eine Tryptic-Soja-Bouillon, ein Hefeextrakt, ein Pepton, ein Aspartat oder ein Glutamat, oder eine Mischung von zwei oder mehr der genannten Anreicherungsmedien vorhanden. Besonders bevorzugt ist in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung Tryptic-Soja-Bouillon (Casein-Soja-Pepton-Medium) als Anreicherungsmedium enthalten. Es kann vorteilhaft sein, wenn neben den genannten Mitteln ein oder mehrere Spurenelemente in den Anreicherungsmedien vorhanden sind. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung weist vorzugsweise so viel Anreicherungsmedium auf, dass das Massenverhältnis von Anreicherungsmedium zu Mikroorganismen in der Zusammensetzung von 10000 zu 1 bis 1 zu 10000, vorzugsweise von 1000 zu 1 bis 1 zu 1000, weiter bevorzugt von 100 zu 1 bis 1 zu 100, besonders bevorzugt von 10 zu 1 bis 1 zu 10 beträgt.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung eine Calciumquelle aufweist. Als Calciumquelle weist die erfindungsgemäße Zusammensetzung vorzugsweise Calciumsalze, bevorzugt Calciumsalze von organischen Säuren auf. Besonders bevorzugte Calciumquellen sind solche, die gleichzeitig auch als Anreicherungsmedium fungieren können. Besonders bevorzugte Calciumquellen sind Calciumgluconat, Calciumacetat, Calciumformat, Calciumlactat oder Calciumnitrat, ganz besonders bevorzugt Calciumlactat.
Die mindestens eine Siliziumverbindung, die mindestens ein Si-Atom, mindestens ein C- Atom und mindestens ein H-Atom, ist vorzugsweise ausgewählt aus Silanverbindungen, Siloxanverbindungen, Silikonölen, Siliconaten, Organosilanverbindungen oder Organosiloxanverbindungen, vorzugsweise ausgewählt aus den Organosilanverbindungen.
Die mindestens eine Siliziumverbindung weist vorzugsweise hydrophobierende Eigenschaften auf. Besonders bevorzugte Siliziumverbindungen, die hydrophobierende Eigenschaften aufweisen sind solche, die die Wasseraufnahme von Mörtel, bestimmt nach DIN EN 480-5, wenn diese in einer Konzentration von 5 Gew.-%, vorzugsweise in einer Konzentration von 2 Gew.-% und besonders bevorzugt in einer Konzentration von 0,5 Gew.-%, bezogen auf den Zement dem Mörtel beigemischt werden, um mindestens 50 % nach 7 Tagen und um mindestens 60 % nach 28 Tagen reduzieren.
Vorzugsweise ist in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung mindestens eine Siliziumverbindung enthalten, die mindestens ein Si-Atom, mindestens ein C-Atom und mindestens ein H-Atom, aufweist und der Formel (I), (lla) oder (Mb) genügt, R-SiR1xR2 z (I)
worin
R eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 20 C-Atomen,
R1 eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 4 C Atomen,
R2 eine lineare oder verzweigte Alkoxygruppe mit 1 bis 4 C-Atomen oder eine
Hydroxygruppe, wobei die Reste R1 und R2 jeweils gleich oder verschieden sein können, x gleich 0, 1 oder 2,
z gleich 1 , 2 oder 3 und x+z = 3 sind, (R’)3Si-0-[Si(R’)2-0]m-Si(R’)3 (lla),
worin die einzelnen Reste R’ unabhängig voneinander Hydroxy, Alkoxy, vorzugsweise mit 1 bis 6, bevorzugt mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Alkoxyalkoxy, vorzugsweise mit 1 bis 6, bevorzugt mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Alkyl, vorzugsweise mit 1 bis 20, bevorzugt mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, Alkenyl, vorzugsweise mit 1 bis 20, bevorzugt 1 bis 10
Kohlenstoffatomen, Cycloalkyl, vorzugsweise mit 1 bis 20, bevorzugt 1 bis 10
Kohlenstoffatomen, und/oder Aryl, vorzugsweise mit 1 bis 20, bevorzugt 1 bis 10
Kohlenstoffatomen, bedeuten,
m eine ganze Zahl von 2 bis 30 ist,
n eine ganze Zahl von 3 bis 30 ist,
mit der Maßgabe, dass so viele der Reste R‘ in den Verbindungen der Formeln (lla) bzw. (Mb) ein Alkoxy-rest sind, dass der Quotient aus dem molaren Verhältnis von Si zu Alkoxy- Resten in den Verbindungen der Formeln (lla) bzw. (Mb) mindestens 0,3, insbesondere mindestens 0,5 beträgt. Es können auch Gemische von Verbindungen der Formeln (I), (lla) und/oder (Mb) in der Zusammensetzung enthalten sein.
Die Formel (Mb)
(R')2Si-[0-Si(R')2]n, O (Mb)
ist dabei gleichbedeutend mit der Formel
Bevorzugt enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung mindestens eine Siliziumverbindung, die mindestens ein Si-Atom, mindestens ein C-Atom und mindestens ein H-Atom, die ausgewählt ist aus CH3Si(OCH3)3, CH3Si(OC2H5)3, C2H5Si(OCH3)3, i- C3H7Si(OCH3)3, C2H5Si(OC2H5)3, i-C3H7Si(OC2H5)3, n-C3H7Si(OCH3)3, n-C3H7Si(OC2H5)3, i- C3H7Si(OCH3)3, n-C4H9Si(OCH3)3, n-C4H9Si(OC2H5)3, i-C4H9Si(OCH3)3, n-C4H9Si(OC2H5)3, n-C5HnSi(OCH3)3, n-C5HiiSi(OC2H5)3, i-C5HnSi(OCH3)3, i-C5HiiSi(OC2H5)3, n- C6Hi3Si(OCH3)3, n-C6Hi3Si(OC2H5)3, i-C6Hi3Si(OCH3)3, i-C6Hi3Si(OC2H5)3, n- C8Hi7Si(OCH3)3, n-C8Hi7Si(OC2H5)3, i-C8Hi7Si(OCH3)3, i-C8Hi7Si(OC2H5)3, n-
CioH2iSi(OCH3)3, n-C-ioH2iSi(OC2H5)3, i-CioH2iSi(OCH8)3, i-CioH2iSi(OC2H5)3, n-
Ci6H33Si(OCH3)3, n-Ci6H33Si(OC2H5)3, i-Ci6H33Si(OCH8)3, i-Ci6H33Si(OC2H5)3 oder Partialkondensaten aus einer oder mehrerer der genannten Verbindungen oder ein Gemisch aus den genannten Verbindungen, ein Gemisch aus den Partialkondensaten oder ein Gemisch aus den Verbindungen und den Partialkondensaten.
Verbindungen gemäß Formel (lla) oder (Mb) können beispielsweise Methylalkoxysiloxane, Ethylalkyoxysiloxane, Propylalkoxysiloxane, Butylalkoxysiloxane, Hexylalkoxysiloxane, Phenylalkoxysiloxane, Octylalkyoxysiloxane oder Hexadecylalkoxylsiloxane sein, wobei alkoxy vorzugsweise für methoxy oder ethoxy, bevorzugt methoxy steht.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung weitere Additive aufweist. Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Zusammensetzung, insbesondere dann, wenn sie einen oder mehrere mineralische Baustoffe, bevorzugt Zement, besonders bevorzugt Zement und Sand oder Kies aufweist, weitere Beton- oder Mörtelzuschlagstoffe, insbesondere ausgewählt aus Schwindreduzierer, Entschäumer, Fließmittel, Beschleuniger, Verzögerer, Luftporenbildner, Rheologie Modifizieren Füllstoffe/Zumahlstoffe und/oder Fasern auf. Der Massen-Anteil aller weiteren Additive an der Gesamtzusammensetzung beträgt vorzugsweise von 0 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 25 Gew.-% und besonders bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%.
Als Fließmittel weisen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen vorzugsweise Polycarboxylatether, Lignosulfonate, Melaminsulfonate, Casein oder Polynaphthalensulfonate oder Gemische von zwei oder mehr der genannten Verbindungen auf. Sind in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung Fließmittel vorhanden, beträgt deren Anteil an der erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorzugsweise von 0,01 bis 2 Gew.-%, bevorzugt von 0,05 bis 0,5 Gew.-%.
Als Schwindreduzierer weisen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen vorzugsweise Monoalkohole, Glykole, bevorzugt Neopentylglykol, Alkandiole, Polyoxyalkylenglykole, Aminoalkohole oder Polyoxyalkylene oder Gemische von zwei oder mehr der genannten Verbindungen auf.
Als Entschäumer weisen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen vorzugsweise Mineralöl, Polyether, Acetylenverbindungen oder Pflanzenöle oder Gemische von zwei oder mehr der genannten Verbindungen auf. Als Beschleuniger weisen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen vorzugsweise CaCh, Carbonate, vorzugsweise Na2C03 oder U2CO3, Aluminate, vorzugsweise Tricalciumaluminat, CaO oder Sulfate oder Gemische von zwei oder mehr der genannten Verbindungen auf. Weisen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen als Beschleuniger Ca-haltige Substanzen auf, kann auf die Zugabe von Calciumquellen gegebenenfalls verzichtet werden.
Als Verzögerer weisen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen vorzugsweise Carbohydrate, bevorzugt Monosaccharide, Disaccharide, Oligosaccharide und/oder Polysaccharide, Ligninsulfonate, Hydroxycarbonsäuren, Phosphate, Tetraborate, Zitronensäure, Weinsäure, Tartrate oder Citrate oder Gemische von zwei oder mehr der genannten Verbindungen auf. Einige der Verzögerer können gegebenenfalls auch als Anreicherungsmedium geeignet sein. Werden solche Verzögerer eingesetzt, wird deren Anteil dem Massenanteil an Anreicherungsmedium hinzugezählt.
Als Luftporenbildner weisen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen vorzugsweise Betain, Naturharze, bevorzugt Wurzelharze oder Tallharz, Laurylsulfat, Sulfosuccinate, Fetsäuren, Sulfonate, Seifen oder Fetseifen oder Gemische von zwei oder mehr der genannten Verbindungen auf. Einige der Luftporenbildner, wie z. B. Sulfosuccinate und Fetsäuren, können gegebenenfalls auch als Anreicherungsmedium geeignet sein. Werden solche Luftporenbildner eingesetzt, wird deren Anteil dem Massenanteil an Anreicherungsmedium hinzugezählt.
Sind in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung Schwindreduzierer, Entschäumer, Beschleuniger, Verzögerer Ond/oder Luftporenbildner vorhanden, beträgt die Summe deren Anteile an der erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorzugsweise von 0,01 bis 10 Gew.-%, bevorzugt von 0,02 bis 3 Gew.-% und besonders bevorzugt von 0,05 bis 0,5 Gew.-%.
Als Rheologiemodifizierer weisen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen vorzugsweise Stärke, Cellulose Ether, PVAL, Guar gum, Xanthan gum, Welan gum, Alginate, Agar, Polyethylenoxide, Bentonit oder Polyacrylamide oder Gemische von zwei oder mehr der genannten Verbindungen auf. Einige der Rheologiemodifizierer, wie z. B. Stärke und Cellulose, können gegebenenfalls auch als Anreicherungsmedium geeignet sein. Werden solche Rheologiemodifizierer eingesetzt, wird deren Anteil dem Massenanteil an Anreicherungsmedium hinzugezählt.
Als Füllstoffe/Zumahlstoffe weisen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen vorzugsweise Flugasche, Kalksteinmehl, Hochofenschlacke, Gesteinsmehle, Mikro- oder Nanosilica oder Gemische von zwei oder mehr der genannten Verbindungen auf.
Als Fasern weisen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen vorzugsweise Stahlfasern, Kunststofffasern (PAN), Glasfasern oder Carbonfasern oder Gemische von zwei oder mehr der genannten Fasern auf.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können auch, insbesondere wenn sie kein Lösungsmittel aufweisen, Trägermaterialien, wie sie z. B. in Wiktor and Jonkers, Smart Mater. Struct. 25 (2016)„Bacteria-based concrete: from concept to market” beschrieben werden, aufweisen.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können zur Herstellung von Bauprodukten oder Bauwerken verwendet werden. Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen in dem nachfolgend beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Bauprodukten eingesetzt. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Bauprodukten, vorzugsweise auf Basis von mineralischen Baustoffen, zeichnet sich dadurch aus, dass bei der Herstellung mindestens eine der oben genannten erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eingesetzt wird.
Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellende Bauprodukt ist vorzugsweise Mörtel, Mörtel-basierte Bauteile/-produkte, Stahlbeton, Beton, ein (Stahl-)Betonteil, ein Betonstein, ein Dachziegel, ein Ziegelstein oder ein Gasbetonstein. In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung vor oder nach der Fertigstellung des Bauprodukts oder des Bauwerks eingesetzt werden. Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Zusammensetzung vor der Fertigstellung des Bauprodukts oder des Bauwerks eingesetzt wird. Wird die erfindungsgemäße Zusammensetzung vor Fertigstellung des Bauprodukts oder des Bauwerks eingesetzt, erfolgt die Zugabe bevorzugt in einem Mischprozess, besonders bevorzugt während eines Mischprozesses, der auch bei der Herstellung des Bauprodukts aus herkömmlichen Komponenten angewendet werden muss. Wird die erfindungsgemäße Zusammensetzung nach Fertigstellung des Bauprodukts oder des Bauwerks eingesetzt, erfolgt die Applikation der Zusammensetzung vorzugsweise durch Aufbringen der Zusammensetzung auf die Oberfläche des Bauprodukts oder Bauwerks. Das Aufbringen kann durch Besprühen oder Bestreichen von Bauprodukten oder Bauwerken mit der Zusammensetzung erfolgen; im Fall von kleineren Bauprodukten, wie z. B. Ziegeln oder Betonfertigteilen, kann auch das Eintauchen der Bauprodukte in die Zusammensetzung zur Applikation geeignet sein. Die Zusammensetzung kann dabei frei von Zement, vorzugsweise als flüssige, bevorzugt als versprühbare, Zusammensetzung eingesetzt werden oder als Zement aufweisende Zusammensetzung, z. B. in Form von Mörtel. Erfindungsgemäße Zusammensetzungen die frei von Zement sind, werden vorzugsweise zur Oberflächenbehandlung von Bauprodukten oder Bauwerken eingesetzt, die kleine Risse, vorzugsweiser Risse mit einer Spaltbreite von kleiner 1 mm aufweisen. Bei größeren Rissen wird bevorzugt eine Zusammensetzung eingesetzt, die Zement aufweist.
Das durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung gebildete Phosphat- oder Carbonatpräzipitat, insbesondere Calciumcarbonat, kann Poren, Kontaktflächen, Fugen, Spalten, Risse oder Hohlräume in oder am Bauteil teilweise oder vollständig füllen beziehungsweise schließen. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung ist als Massenadditiv zur Verwendung in Beton, Betonfertigteilen, Betonsteinen oder Betonfaserplatten geeignet, oder auch als Massenadditiv zur Verwendung in anderen mineralischen Baustoffen, die je nach Komposition des Massenadditivs die Bildung von Phosphat- oder Carbonatpräzipitaten, insbesondere Calciumcarbonat, oder anderen mineralischen Strukturen ermöglichen. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung ist zudem für nachträgliche Behandlung von Beton, Betonfertigteilen, Betonsteinen, Betonfaserplatten oder Bauwerken. Sie kann beispielsweise durch Aufsprühen oder Aufpinseln nachträglich aufgebracht werden. Es ist auch möglich, dass nur einzelne Bestandteile der Zusammensetzung, wie beispielsweise eine Nährstoff-Lösung oder sonstige Hilfsstoffe zur Aktivierung der bereits vorliegenden Mikroorganismen, nachträglich aufgebracht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform führt die erfindungsgemäße Zusammensetzung zudem zu einer gezielten Verstoffwechselung von anderen Additiven (vorzugsweise von Additiven, die nach der Aushärtung ohne weitere Funktion im Bauteil vorhanden sind, wie z.B. Betonfließmittel) oder von anderen gezielt eingebrachten Substanzen (um z.B. eine gezielte Porenstruktur zu generieren) oder von eindringenden Substanzen mit Schädigungspotential für das Bauteil (z.B. betonangreifende Substanzen).
Weiterhin bevorzugt ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Beschichtung oder kombinierten Anwendung mit Einbauteilen, Bewehrungs- oder Abdichtungselementen im Beton, Mörtel oder anderen, vorzugsweise zementösen Baustoffen, beispielsweise in Verbindung mit Abdichtungsbahnen (z.B. eingearbeitet in einer Beschichtung oder in einem Vliesgewebe), um Hinterläufigkeiten durch die Bildung von mineralischen Strukturen zu beheben, in Verbindung mit einer Abdichtungsbahn um ein gezieltes „Zusammenwachsen“ der Abdichtungslage und des Bauteils zu bewirken, in Verbindung mit Fugenabdichtungen, um potentielle Umläufigkeiten durch die Bildung mineralischer Strukturen zu beheben oder in Verbindung mit anderen Einbauteilen, um eine dichte Verbindung herzustellen. Vorzugsweise werden die Einbauteile ausgewählt aus Abstandshaltem, Schalungsankern, Rohrdurchführungen oder sonstigen Durchdringungen.
Weiterhin bevorzugt ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in Verbindung mit metallischen vorzugsweise aber nichtmetallischen Bewehrungs- und Verstärkungselementen. Insbesondere im Falle von nichtmetallischen Bewehrungs- und Verstärkungselementen kann es zu einem unzureichenden Haftverbund und somit einer potentiellen Hinterläufigkeit von Wasser oder einer nur begrenzten Kraftübertragung kommen. Durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann ein ausreichender Haftverbund erzielt und somit die Hinterläufigkeit von Wasser verringert bzw. die Kraftübertragung verbessert werden. Nichtmetallische Bewehrungs- und Verstärkungselemente sind beispielsweise polymere Bewehrungselemente, wie faserverstärkte Epoxidharz-Systeme, oder Glas- oder Carbonfasern. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann hierbei auch ein Bestandteil der Faserschlichte sein. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung eignet sich vorzugsweise zur Füllung oder Abdichtung von Spalten bei mehrlagigen Systemen z.B. im Tunnelbau oder bei Dreifachwänden im Betonfertigteilbau. Vorzugsweise wird die Zusammensetzung zur Füllung von verarbeitungsbedingten Hohlräumen, Poren, Kapillaren oder Arbeitsfugen eingesetzt. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann auch in Verbindung mit modularen Bauteilen (Steinen, Fertigteilen, Stopfen etc.) verwendet werden, um ein gezieltes "Zusammenwachsen" zu einem verbundenen Bauteil zu ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann zudem als Bestandteil eines Beschichtungs- oder Abdichtungssystems (z.B. mineralische Dichtungsschlämme etc.), als Bestandteil eines Injektionssystems zur Riss-, Fugen-, Boden-, Gesteins- oder Hohlrauminjektion, als Bestandteil eines Nachbehandlungsmittels (um einen schnellen Verschluss der oberflächlichen Porenstruktur zu ermöglichen und somit die Verdunstung von Wasser zu reduzieren), als Bestandteil eines Fugenmörtels, um z.B. kapillar aufsteigende Feuchtigkeit zu verhindern oder als Bestandteil eines Klebersystems für ein gezieltes „Aneinanderwachsen“ von Bauteilen eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann flüssig oder fest sein. In fester Form liegt sie bevorzugt in partikulärer Form vor, insbesondere als Pulver oder Granulat. Die Zusammensetzung ist dadurch leichter handhabbar, insbesondere besser schüttbar und leichter dosierbar. Die Partikel, insbesondere das Pulver oder Granulat, können verkapselt oder beschichtet sein. Als Verkapselungs- bzw. Beschichtungsmittel eignet sich insbesondere Polyvinylalkohol. Bevorzugt liegt die Zusammensetzung in unverkapselter bzw. unbeschichteter Form vor. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann als Ein-, Zwei- oder Mehr-Komponenten- System eingesetzt werden. Als Zwei- oder Mehrkomponentensystem werden die zwei bzw. mehreren Komponenten getrennt gelagert und erst kurz vor oder während der Anwendung miteinander gemischt. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung wird vorzugsweise bei Bauwerken wie z.B. Kläranlagen und Kanälen, Wohn- und Verwaltungsbauten (vorzugsweise Kellergeschosse), Infrastrukturbauwerken (z.B. Brücken, Tunnel, Tröge, Betonstraßen, Parkgaragen und Parkhäuser), Wasserbauwerken (z.B. Schleusen und Hafenanlagen), Energiebauwerken (z.B. Windräder, Kühltürme, Biogasanlagen, Pumpspeicherwerke) eingesetzt. Besonders bevorzugt ist insbesondere die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bei erdberührten oder der Witterung ausgesetzten Bauteilen, wie z.B. Außenwänden oder Fundamenten.
Auch ohne weitere Ausführungen wird davon ausgegangen, dass ein Fachmann die obige Beschreibung im weitesten Umfang nutzen kann. Die bevorzugten Ausführungsformen und Beispiele sind deswegen lediglich als beschreibende, keinesfalls als in irgendeiner Weise limitierende Offenbarung aufzufassen.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird an Hand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert, ohne dass der Gegenstand der vorliegenden Erfindung darauf beschränkt sein soll.
Die Aufnahme in Fig. 1 zeigt in 200-facher Vergrößerung die Seitenansicht des Probekörpers mit Riss, 18 Tage nach dem der Block aus Beispiel 4a entzwei gebrochen wurde. Es ist zu erkennen, dass der Riss geheilt ist.
Die Aufnahme in Fig. 2 zeigt in 100-facher Vergrößerung eine Aufsicht auf die Bruchfläche 69 Tage nach dem der Block aus Beispiel 4a entzwei gebrochen wurde. Es ist zu erkennen, dass sich Ca-Carbonat im Riss gebildet hat. Die Aufnahme in Fig. 3 zeigt in 100-facher Vergrößerung eine Aufsicht auf die Bruchfläche 0 Tage nach dem der Block aus Beispiel 4b entzwei gebrochen wurde. Es ist zu erkennen, dass noch keine Heilung stattgefunden hat. Die Aufnahme in Fig. 4 zeigt in 100-facher Vergrößerung die Seitenansicht des Probekörpers aus Beispiel 4c, 69 Tage nach dem der Block aus Beispiel 4c entzwei gebrochen wurde. Es ist zu erkennen, dass sich in dem Riss Ca-Carbonat gebildet hat. Die Aufnahmen Fig. 5a und 5b zeigen in 30- bzw. 100-facher Vergrößerung den Riss, im Probekörper des Beispiels 3 (E). Die Aufnahmen Fig. 6a und 6b zeigen in 30- bzw. 100- facher Vergrößerung den Riss, im Probekörper des Beispiel 3 (S). In beiden Rissen ist gut die Ausbildung von Füllmaterial (Rissheilung) nach einem Tag zu erkennen. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen näher erläutert, ohne dass der Gegenstand der vorliegenden Erfindung darauf beschränkt sein soll.
Messmethoden:
- Die Heilung der Risse wurde optisch mittels Mikroskop ermittelt.
Biegezugfestigkeiten wurden in Anlehnung an die DIN EN 12390-5 (3-Punkt- Biegeversuch mit mittigem Lastangriff) ermittelt.
Karstenröhrchentest: Die Wasseraufnahme wurde mittels eines Wassereindringprüfers, auch Karstensches Röhrchen genannt, gemessen, wie in „MEASUREMENT OF WATER ABSORPTION UNDER LOW PRESSURE; RILEM TEST METHOD NO. 1 1.4, horizontal application“ beschrieben (https://www.m- testco.com/files/pages/Rilem%20Test.pdf)
Verwendete Substanzen:
- Sporen des Bacillus subtilis (DSM 32315), nachfolgend auch als Sporen 32315 bezeichnet,
8 x 1010 Sporen/g (Sporenzahl entsprechend der Norm DIN EN 15784 bestimmt).
Sporen des Bacillus subtilis (DSM 10)
Sporen des Bacillus pseudofirmus (DSM 8715)
Tryptic Soy Broth (Sigma Aldrich, Produktnummer 22092), nachfolgend auch als TSB bezeichnet
Zement vom Typ Milke® Classic CEM I 52,5 N (Heidelberg Cement AG), nachfolgend auch als Zement bezeichnet
CEN Normsand gemäß DIN EN 196-1 (Normensand GmbH), nachfolgend auch als Normsand bezeichnet,
- Liquid Repair System - ER7 (Basilisk-Contracting BV), nachfolgend auch als LRS bezeichnet
Protectosil® WS 405 (Evonik Resource Efficiency GmbH), eine wässrige Silan-Emulsion, nachfolgend auch als WS 405 bezeichnet
Protectosil® WA CIT (Evonik Resource Efficiency GmbH), eine wässrige Emulsion von multifunktionellen Silanen, nachfolgend auch als WA CIT bezeichnet
Fleischextrakt (Merck KGaA)
Pepton aus Casein (Merck KGaA)
Betonwürfel, gesägt ähnl. ISO 13640, Methode 1 Betonqualität gern. EN 196 CEM I 42,5 Kantenlänge 5 cm, der Rocholl GmbH
- Kuraray Poval® 4-88 (Kuraray), Polyvinylalkohol
Kuraray Elvanol® 8018 (Kuraray), Polyvinylalkohol-Copolymer mit Lacton
Beispiele: Beispiel 1 : Überprüfung der Verträglichkeit von Mikroorganismen mit Hydrophobierungsmittel und Schwindreduzierer.
Die Stämme Bacillus subtilis (DSM 10) und Bacillus pseudofirmus (DSM 8715) wurden auf die Verträglichkeit gegenüber Hydrophobierungsmittel und Schwindreduzierer untersucht.
Als Medium wurde für Bacillus subtilis (DSM 10) eine mittels HCI/NaOH auf pH 7 eingestellte und für Bacillus pseudofirmus (DSM 8715) eine mittels Na-Sesquicarbonat auf pH 7 eingestellte Mischung von 3 g Fleischextrakt, 5 g Pepton aus Casein und 1000 ml_ destilliertem Wasser verwendet.
Zunächst wurde für beide Stämme jeweils eine Vorkultur hergestellt: Dazu wurde jeweils eine Impföse der Sporen in ein Kulturröhrchen mit 8 ml_ des jeweiligen Mediums gegeben und über Nacht bei 30 °C und 200 Umdrehungen pro Minuten in einem Haubenschüttler belassen. Des Weiteren wurden wässrige Stammlösungen mit einer Konzentration von Protectosil® WS405 (Hydrophobierungsmittel) von 500 g/L bzw. mit einer Konzentration an Neopentylglycol (Schwindreduzierer) von 280 g/L hergestellt.
Für die Hauptkulturen wurden in zwei 6 Kuhlen-Platten (Well-Platten) jeweils 8 mL Medium vorgelegt. Dann wurden auf der ersten Platte von der ersten Vorkultur jeweils 10 pL pro Kuhle zugegeben und auf der zweiten Platte von der zweiten Vorkultur jeweils 10 mI pro Kuhle zugegeben. Anschließend wurde in drei Kuhlen beider Platten jeweils so viel von der wässrigen PROTECTOSIL® WS405 Stammlösung zugegeben, dass die Konzentration von PROTECTOSIL® WS405 5 g/L, 20g/L oder 30 g/L betrug. In die anderen 3 Kuhlen der beiden Platten wurde jeweils so viel an Neopentylglycol Stammlösung zugegeben, dass die Konzentration an Neopentylglycol 0,7 g/L, 7 g/L oder 14 g/L betrug.
Die Hauptkulturen wurden anschließend für 4 Tage bei 30 °C und 200 Umdrehungen pro Minuten in einem Haubenschüttler belassen. Anschließend wurde über die Beobachtung der Trübungsänderung, ob die Mikroorganismen in Gegenwart von Hydrophobierungsmittel und/oder Schwindreduzierer wachsen.
Es wurde festgestellt, dass das Wachstum beider Mikroorganismen durch die Zugabe von Hydrophobierungsmittel oder Schwindreduzierer in den genannten Konzentrationen nicht beeinträchtigt wurde.
Die Verträglichkeit mit Neopentylglycol (7g/L) und Protectosil®WS405 (20 g/L) wurde für Sporen des Stammes Bacillus subtilis DSM 32315 auf Agarplatten untersucht. Als Medium wurde eine mittels HCI/NaOH) auf pH 7 eingestellte Mischung von 3 g Fleischextrakt, 5 g Pepton aus Casein und 1000 mL destilliertem Wasser verwendet. Es wurde in allen Fällen die Bildung von Kolonien beobachtet. Dies zeigt, dass die Additive das Wachstum des Stammes nicht beeinflussen.
Beispiel 2: Herstellung von Probekörpern Zur Herstellung von Probekörpern wurde das Rezept zur Herstellung von Normmörtel mit einer Mörtelzusammensetzung nach EN 480-1 verwendet. Dazu wurden 450 g Zement Milke® classic CEM I 52,5 N und 1350 g CEN Normsand nach EN 196-1 mittels eines Mörtelmischers von Hobart zu einer Trockenmischung homogenisiert. Die homogenisierte Trockenmischung wurde innerhalb von 30 Sekunden bei langsamer Mischgeschwindigkeit (Stufe 1 ) dem Mörtelmischer zugefügt. Anschließend wurde 450 g Wasser innerhalb von 30 Sekunden zugegeben und die gesamte Mörtelmischung weitere 60 Sekunden bei langsamer Stufe gemischt. Die Menge an Wasser wurde dabei so gewählt wählen, dass das Gewichtsverhältnis von Wasser zu Zement 1 zu 2 beträgt. Anschließend wurde der Mörtel 60 Sekunden bei hoher Geschwindigkeit (Stufe 2) gemischt. Die gesamte Mischzeit belief sich auf 3 Minuten und 30 Sekunden.
Stahlformen für je drei Prismen (4 cm x 4 cm x 16 cm) wurden unter Zuhilfenahme eines Aufsatzkastens mit einem Überstand von ca. 0,5 bis 1 ,0 cm befüllt und anschließend auf dem Vibrationstisch für 120 Sekunden bei 50 Hz verdichtet. Danach wurde der Mörtel in der Form glatt abgezogen und mit einer Glasplatte abgedeckt. Nach 48 Stunden wurden die Prismen vorsichtig entschalt, beschriftet und im Normklima bis zur Prüfung nach 28 Tagen gelagert. Beispiel 3: Prüfung der Heilwirkung von Zusammensetzungen
Einige Probekörper aus Beispiel 2 wurden mittig auseinander gebrochen und entweder mit einer Zusammensetzung aus dem Stand der Technik (S) oder mit einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung (E), die aber kein Hydrophobierungsmittel enthielt, an den Bruchkanten behandelt und anschließend wieder zusammengefügt.
Die Behandlung mit dem Liquid Repair System - ER7 (Produkt aus dem Stand der Technik) erfolgt so, dass 90 g der Komponente A in 500 mL Wasser (Temperatur des Wassers 40 °C) zur Lösung A und 50 g von Komponente B in 250 mL Wasser (Temperatur des Wassers 40 °C) zur Lösung B gemäß Gebrauchsanleitung verarbeitet wurden. Dann wurde gemäß Gebrauchsanweisung auf die Bruchkanten 2 Mal die Lösung A aufgesprüht und anschließend einmal die Lösung B.
Die Behandlung mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung erfolgte so, dass zunächst 15 g Tryptic Soy Broth mit 50 g Sporen Bacillus subtilis DSM 32315 in 500 mL Wasser verrührt wurden und diese Lösung auf die Bruchkanten aufgesprüht wurde.
Nach dem Zusammenfügen wurden die Probekörper mit einem Teflonband fixiert. Die Probekörper wurden bei Raumtemperatur in einem Wasserbad gelagert. Die Probekörper tauchten 0,5 cm in das Wasserbad ein, der Riss befand sich nicht unter der Wasseroberfläche. Der Riss wurde in regelmäßigen Abständen von 2 Tagen mit Wasser besprüht.
Bereits nach einer Zeit von 1 Tag wurde bei beiden Probekörpern bereits eine Rissheilung beobachtet (Figuren Fig. 5a, 5b, 6a und 6b). Auf den geheilten Riss kann jeweils mindestens eine senkrecht nach unten gerichtete Kraft von 1 ,23 N ausgeübt werden. Diese Kraft entspricht der Masse des unteren Teils des Probekörpers multipliziert mit der Schwerebeschleunigung von 9,81 m/s2. Als Referenz wurde ein Probekörper mit ausschließlich Tryptic Soy Broth bestrichen. Hier konnte nach derselben Zeit keine Heilung des Risses beobachtet werden.
Beispiel 4: Herstellung von Probekörpern unter Zugabe von heilenden Zusatzstoffen Die Herstellung der Probekörper wurde wie in Beispiel 2 beschrieben durchgeführt. Dabei wurde aber der wässrige Anteil der zugegebenen Zusammensetzungen dem Anmachwasser zugerechnet und dementsprechend berücksichtigt, so dass sämtliche Mischungen zur Herstellung von Probekörpern mit dem gleichen Wasser zu Zement-Verhältnis hergestellt wurden um die Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten. Die eingesetzten Stoffe sowie das Erscheinungsbild der Mörtelmischungen bei der Verarbeitung ist in Tabelle 1 a angegeben.
Tabelle 1 a: Mörtelmischungen (ohne Wasseranteil) und deren Erscheinungsbild
Zur Beurteilung der hydrophobierenden Wirkung des Silanzusatzes (Siliziumverbindung, die mindestens ein Si-Atom, mindestens ein C-Atom und mindestens ein H-Atom aufweist) wurde die Reduktion der kapillaren Wasseraufnahme über einen Zeitraum von 24 h und 14 Tagen bestimmt. Als Referenz wurde der Probekörper 4a (nur Biomasse)
herangezogen. Vor Beginn der Wasseraufnahme wird die T rockenmasse jedes Probekörpers bestimmt. Anschließend wird jeder Probekörper senkrecht mit der 40 mm x 40 mm Grundfläche in einer konstanten Wassertiefe von 3 mm in einem geeigneten Behälter gelagert. Durch geeignete Klötzchen oder Auflagen (Glaseinlagen oder Glasperlen) ist sicherzustellen, dass ein ungehinderter Zutritt des Wassers auf die eingetauchte Grundfläche gegeben ist. Die einzelnen Prüfkörper dürfen sich nicht berühren und über die Dauer der Prüfung ist der Behälter zu verschließen. Nach den gegebenen Zeitintervallen sind die Massen der einzelnen Probekörper zu bestimmen und im Prüfprotokoll festzuhalten. Um anhaftendes Wasser zu entfernen werden die Prüfkörper leicht mit einem trockenen Tuch abgetupft (Versuchsaufbau analog zu EN 480-5, allerdings mit anderen Messzeiträumen und ohne 3-fach Bestimmung). Die prozentuale Reduktion der Wasseraufnahme wurde nach folgender Methode bestimmt:
[(Masse (Bsp) nach UWL - Masse (Bsp) vor UWL)/Masse (Bsp) vor UWL * 100]
100 - * 100
[(Masse (Ref) nach UWL - Masse (Ref) vor UWL)/Masse (Ref) vor UWL * 100]
Ref = Referenzbeispiel (4a); Bsp = Beispiele (4b bzw. 4c) Die Ergebnisse nach 24 Stunden sind in Tabelle 1 b, die Ergebnisse nach 14 Tagen sind in Tabelle 1 c angegeben.
Tabelle 1 b Reduktion der kapillaren Wasseraufnahme nach 24 h
UWL - Unterwasserlagerung; WA - Wasseraufnahme
Tabelle 1 c Reduktion der kapillaren Wasseraufnahme nach 14 d
Wie den Tabellen 1 b und 1c entnommen werden kann, kann durch Zugabe einer Siliziumverbindung, die mindestens ein Si-Atom, mindestens ein C-Atom und mindestens ein H- Atom aufweist (eines Hydrophobierungsmittels) die Wasseraufnahme der Probekörper deutlich reduziert werden.
Dann wurden die Probekörper in zwei Teile zerbrochen, an den Bruchkanten wiederaufeinander gesetzt und anschließend aufrecht stehend in einer Schale mit Wasser (ca. 5 mm Wasserstandshöhe) für 69 Tage gelagert, sodass der Riss auf einer Seite in das Wasser eingetaucht war.
In 200-facher Vergrößerung zeigte sich bei Seitenansicht auf den Probekörper mit Riss, dass der Riss, 18 Tage nach dem der Block aus Beispiel 4a entzwei gebrochen wurde, geheilt (gefüllt) war (Fig. 1 ). In 100-facher Vergrößerung konnte bei Aufsicht auf die Bruchfläche beobachtet werden, dass sich 69 Tage nach dem der Block aus Beispiel 4a entzwei gebrochen wurde, Ca-Carbonat im Riss gebildet hat (Fig. 2). Bei 100-facher Vergrößerung der Seitenansicht des Probekörpers aus Beispiel 4c, zeigte sich, dass sich 69 Tage nach dem der Block aus Beispiel 4c entzwei gebrochen wurde, in dem Riss Ca-
Carbonat gebildet hat.
Beispiel 5: Einfluss von Mikroorganismenkonzentration und Ca-Quelle Das Ziel bestand darin, festzustellen, welchen Einfluss die Masse an Mikroorganismen und zusätzlicher Ca-Quelle auf Biegefestigkeit und Wasseraufnahme des Probekörpers hat. Dazu wurden Probekörper mit unterschiedlichen Kombinationsmöglichkeiten von Biomasse, Tryptic Soy Broth, Ca-Quelle und Hydrophobierungsmittel (WS405) eingesetzt. Die Herstellung der Probekörper wurde wie in Beispiel 2 beschrieben durchgeführt. Es wurden aber die in Tabelle 2a angegebenen Komponenten und Konzentrationen verwendet. Als Ca- Quelle wurde Calciumlactat-Hydrat eingesetzt. Beispiel 5i stellt die Referenzprobe dar.
Zur einfacheren Dosierung der Mikroorganismen wurde zunächst durch Verdünnen von 0,68 g Sporen 32315 mit 50 ml_ Leitungswasser eine Sporenmischung erzeugt, die dementsprechend eine Konzentration von 0,0136 g(Sporen 32315)/mL aufwies.
Tabelle 2a: Eingesetzte Formulierungen zur Herstellung der Probekörper
Gemessen wurden nach 28 Tagen Lagerung bei 23 °C und 50 % Luftfeuchtigkeit (Normklima) der Probekörper die Biegezugfestigkeiten der Probekörper sowie die Reduktion der Wasseraufnahme nach 24 h. Zur Bestimmung der Wasseraufnahme nach 24 h wurden die Probekörper stehend in einem Wasserbad gelagert. Sie tauchten dabei ca. 5 cm in das Wasser ein. Nach 24 h wurde gravimetrisch bestimmt wie viel Wasser die Probekörper aufgenommen haben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2b aufgeführt. Tabelle 2b: Ergebnisse der Ausprüfung
Den in Tabelle 2b aufgeführten Ergebnissen kann entnommen werden, dass die Zugabe von TSB, Mikroorganismen und Hydrophobierungsmittel deutlich höhere Festigkeiten erreicht werden können, als ohne die Zugabe von Hydrophobierungsmittel. Ohne Zugabe von Hydrophobierungsmittel aber mit Zugabe von TSB und Sporenlösung steigt zudem die Wasseraufnahme (negative %-Werte) gegenüber dem unbehandelten Probekörper. Die zusätzliche Zugabe einer Ca-Quelle scheint zu einer leichten Verbesserung der Reduktion der Wasseraufnahme aber auch zu einer leicht geringeren Biegefestigkeit zu führen. Beispiel 6: Auswirkung der Oberflächenbehandlung
Ziel dieses Experimentes ist es die Auswirkungen einer Oberflächenbehandlung mit einer Lösung aus Hydrophobierungsmittel, Sporen, Tryptic Soy Broth, Calcium-Lactat und Wasser zu untersuchen.
Dazu wurden kommerziell erhältliche Betonwürfel der Firma Rocholl GmbH mit Formulierungen behandelt, die destilliertes Wasser und gegebenenfalls WS 405, Sporen, TSB und/oder Ca- Lactat*H20 enthielten. Die in den Beispielen 6a bis 6e eingesetzten Zusammensetzungen der Formulierungen sind in Tabelle 3a angegeben. Beispiel 6e stellt die Referenzprobe dar.
Tabelle 3a: In Beispiel 6 eingesetzte Formulierungen
Die Würfel wurden zunächst solange in die entsprechenden Formulierungen getaucht, bis eine ungefähre Auftragsmenge von 200 g/m2 erreicht wurde. Die dabei tatsächlich aufgetragene Menge der Formulierung wurde gravimetrisch bestimmt und ist ebenfalls in Tabelle 3a angegeben. Nach 14 Tagen wurde die Reduktion der Wasseraufnahme mit dem Kasten röhrchentest bestimmt. Dazu wurde die Wasseraufnahme nach 24 h bestimmt und ins Verhältnis zur Wasseraufnahme der Referenzprobe 6e gesetzt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3b angegeben. Tabelle 3b: Reduktion der Wasseraufnahme ohne Bruch
Dann wurden die Würfel (inkl. 6e) gebrochen und die Bruchfläche mit der jeweiligen Formulierung in der in Tabelle 3c angegebenen Auftragsmenge bestrichen. Anschließend wurden die Würfel an den Bruchkanten wieder aufeinander gesetzt, mit Teflonband fixiert und die Würfel in eine Schale mit Wasser (ca. 5 mm Wasserstandshöhe) für 14 Tage gelagert, sodass der Riss auf einer Seite in das Wasser eingetaucht war. Die Reduktion der Wasseraufnahme wurde wie folgt bestimmt: Die Würfel wurden getrocknet und gewogen. Dann wurden sie für 24 h unter Wasser gelagert. Aus der Differenz der Massen vor und nach der Unterwasserlagerung wurde die Reduktion der Wasseraufnahme entsprechend der folgenden Formel bestimmt:
Reduktion der Wasseraufnahme % = [(Masse nachher - Masse vorher)/Masse vorher]/ [(Masse_Referenz nachher - Masse_Referenz vorher)/Masse_Referenz vorher] * 100
Die Ergebnisse zur Reduktion der Wasseraufnahme finden sich in der folgenden Tabelle 3c.
Tabelle 3c: Reduktion der Wasseraufnahme nach Bruch
*= Wasseraufnahme nach 24 h in %, (Masse nachher - Masse vorher) / Masse vorher *100 = Absolute Wasseraufnahme Wie Tabelle 3c entnommen werden kann, ist selbst nach Bruch des Probekörpers (Würfels) und anschließender Behandlung mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eine Reduktion der Wasseraufnahme gegenüber dem unbehandelten Probekörper zu beobachten.
Nach einer Lagerung von 8 Wochen wurde ein Karstenröhrchentest durchgeführt. Dazu wurden die Röhrchen über dem Riss angebracht. Es wurde die Seite verwendet, die während der 8 Wochen unterhalb der Wasseroberfläche gelagert wurde. Für Beispiel 6d wurde während einer Messdauer von 0,5 h keine Wasseraufnahme beobachtet. Dies bedeutet, dass sich für diese Formulierung ohne Ca-Lactat der Riss geschlossen hat. Beispiel 7: Verkapselung mit Polyvinylalkohol (PVA)
In diesem Experiment wurde die Stabilität von unbeschichteten und PVA-beschichteten Sporen des Stammes Bacillus subtilis DSM 32315 während des Betonmischens analysiert. Beschichtung Bacillus subtilis Sporen mit Polyvinylalkohol:
Als Vorrichtung zur Beschichtung/Verkapselung diente ein Hüttlin-Coater (Bosch) mit Wirbelschicht-Aufsatz. Zur Beschichtung/Verkapselung wurde die Biomasse im Hüttlin- Coater vorgelegt, mit einer wässrigen PVA-Lösung besprüht und anschließend getrocknet. Als Biomasse wurde eine Mischung aus 50 Gew.-% Bacillus subtilis DSM 32315 Sporen und 50 Gew.-% Kalk verwendet. Als PVA-Lösung wurde eine Lösung von 5 Gew.-% PVA Kuraray Poval® 4-88 und 5 Gew.-% Kuraray Poval® 8018 in Wasser eingesetzt. Die Gesamtkonzentration von PVA betrug demnach 10 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse der Lösung. Zur Herstellung der PVA-Lösung wurde zunächst eine Mischung aus PVA Kuraray Poval® 4-88 und Kuraray Poval® 8018 unter Rühren in kaltes Wasser eingestreut, auf 90 °C bis 95 °C bis zur vollständigen Lösung im Wasserbad erhitzt und die Lösung im Anschluss zur Vermeidung von Hautbildung unter Rühren abgekühlt. Anschließend wurden die Biomasse in der Wirbelschichteinheit vorgelegt, mit einem temperierten Stickstoffstrom aufgewärmt und fluidisiert. Sobald das Wirbelschichtbett auf Temperatur war, wurde die PVA-Lösung über eine Schlauchpumpe zudosiert. Die entsprechenden Verfahrenseinstellungen sind in Tabelle 4 zusammengefasst.
Tabelle 4: Einstellungen für das Wirbelschichtverfahren
Bei der Beschichtung/Verkapselung der Biomasse wurden auf 500 g Biomasse 750 g der wässrigen PVA-Lösung (10 Gew.-% PVA) aufgetragen. Dies entspricht einem Anteil von 13 Gew.-% PVA bezogen auf die Gesamtmasse des trockenen Produkts.
Bestimmung der Stabilität: Zur Bestimmung der Stabilität wurden, auf die Sporenkonzentration CFU/g im Ausgangsmaterial adjustiert, entsprechende Mengen von beschichteten (78 g auf 50 I Ansatz Beton, entspricht 0,5 Gew.-% bezogen auf Zement) und unbeschichteten Sporen (46 g auf 50 I Ansatz Beton, entspricht 0,29 Gew.-% bezogen auf Zement) zusammen mit dem Nährmedium (92 g TSB) in einen Betonmischer gegeben. Nach 1 min Trockenrühren wurden Proben genommen und anschließend die entsprechende Menge Wasser (7,2 kg) zum Beton-Ansatz gegeben. Nach insgesamt 3 min, 20 min, 60 min und 120 min wurden erneut Proben gezogen. Die gezogenen Proben wurden direkt in Doppelbestimmung ca. 1 :100 in Wasser verdünnt, geschüttelt und anschließend aliquotiert und bis zur weiteren Verarbeitung bei -20 °C gelagert.
Um den Sporecount der Proben zu bestimmen, wurden die Proben aufgetaut und in einer Verdünnungsreihe in Polysorbat-Pepton-Salz-Lösung (pH=7) dahingehend verdünnt, dass nach Ausplattieren der Proben und Inkubation bei 37 °C eine auszählbare Anzahl an Kolonien auf TSA-Agarplatten zu erwarten war.
Tabelle 5: Stabilität beschichteter und unbeschichteter DSM 32315 Sporen während des Betonmischens
Die in Tabelle 5 aufgeführten Ergebnisse zeigen, dass die Sporen in dem Betonansatz nach einer Minute wahrscheinlich noch nicht homogen verteilt waren, sodass zunächst ein geringerer Sporecount erzielt wurde als erwartet. Nach dreiminütigem Mischen lag der Sporecount sowohl in dem Ansatz mit beschichteten als auch in dem Ansatz mit unbeschichteten Sporen nahe dem erwarteten Sporecount. Im Laufe des Mischens bis zu 2 h ließ sich anhand der Sporecount-Daten erkennen, dass sowohl mit beschichteten als auch mit unbeschichteten Sporen kein Verlust größer als eine Log-Stufe zu verzeichnen war.

Claims

Patentansprüche
1 . Zusammensetzung umfassend mindestens einen Mikroorganismus, der in einem alkalischen Medium ein Phosphat- oder Carbonatpräzipitat bilden kann, und optional mindestens eine Calciumquelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung mindestens eine Siliziumverbindung aufweist, die mindestens ein Si-Atom, mindestens ein C-Atom und mindestens ein H-Atom aufweist.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroorganismus ausgewählt ist aus einem Bakterium, einem lyophilisierten Bakterium und einer Bakterienspore eines Bakteriums, vorzugsweise eine Bakterienspore eines Bakteriums ist.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroorganismus ausgewählt ist aus Bakteriensporen oder Bakterien der Gattungen
Enterococcus, Diophrobacter, Lysinbacillus, Planococcus, Bacillus, Proteus oder Sporosarcina, bevorzugt ausgewählt aus den Bakteriensporen oder den Bakterien der Gruppe umfassend, Bacillus cohnii, Bacillus megaterium, Bacillus pasteurii, Bacillus pseudofirmus, Bacillus sphaericus, Bacillus spp., Bacillus subtilis, Proteus vulgaris, Bacillus licheniformis, Diophrobacter sp., Enterococcus faecalis, Lysinbacillus sphaericus, Proteus vulgaris und Sporosarcina pasteurii, besonders bevorzugt Bacillus subtilis oder Bacillus cohnii, ganz besonders bevorzugt Bacillus subtilis.
4. Zusammensetzung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis von Mikroorganismen, die in einem alkalischen Medium ein Phosphat- oder Carbonatpräzipitat bilden können, zu Siliziumverbindungen, die mindestens ein Si-Atom, mindestens ein C-Atom und mindestens ein H-Atom aufweist, von 100 zu 1 bis 1 zu 100, vorzugsweise von 10 zu 1 bis 1 zu 2 beträgt.
5. Zusammensetzung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenanteil an Mikroorganismen, die in einem alkalischen Medium ein Phosphat- oder Carbonatpräzipitat bilden können, bezogen auf die Gesamtmasse der Zusammensetzung von 0,0001 bis 10 Gew.-%, bevorzugt von 0,001 bis 5 Gew.-% und besonders bevorzugt von 0,002 bis 3 Gew.-% beträgt.
6. Zusammensetzung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen mineralischen Baustoff, vorzugsweise Zement, enthält.
7. Zusammensetzung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens ein Anreicherungsmedium (Nährmedium) zur Anreicherung der Mikroorganismen, vorzugsweise Tryptic-Soja-Bouillon (Casein-Soja- Pepton-Medium) enthält.
8. Zusammensetzung nach mindestens einem der vorangegangenem Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Siliziumverbindung, die mindestens ein Si- Atom, mindestens ein C-Atom und mindestens ein H-Atom, aufweist, hydrophobierende Eigenschaften aufweist.
9. Zusammensetzung nach mindestens einem der vorangegangenem Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Siliziumverbindung, die mindestens ein Si- Atom, mindestens ein C-Atom und mindestens ein H-Atom, aufweist, ausgewählt ist aus Silanverbindungen, Siloxanverbindungen, Silikonölen, Siliconaten, Organosilanverbindungen oder Organosiloxanverbindungen, vorzugsweise ausgewählt aus den Organosilanverbindungen.
10. Zusammensetzung nach mindestens einem der vorangegangenem Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Siliziumverbindung, die mindestens ein Si-Atom, mindestens ein C-Atom und mindestens ein H-Atom, aufweist und der Formel (I), (lla) oder (Mb) genügt,
R-SiR1xR2 z (I) worin
R eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 20 C-Atomen,
R1 eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 4 C Atomen,
R2 eine lineare oder verzweigte Alkoxygruppe mit 1 bis 4 C-Atomen oder eine
Hydroxygruppe, wobei die Reste R1 und R2 jeweils gleich oder verschieden sein können, x gleich 0, 1 oder 2,
z gleich 1 , 2 oder 3 und x+z = 3 sind,
(R’)3Si-0-[Si(R’)2-0]m-Si(R’)3 la),
worin die einzelnen Reste R’ unabhängig voneinander Hydroxy, Alkoxy,
vorzugsweise mit 1 bis 6, bevorzugt mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Alkoxyalkoxy, vorzugsweise mit 1 bis 6, bevorzugt mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Alkyl,
vorzugsweise mit 1 bis 20, bevorzugt mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, Alkenyl, vorzugsweise mit 1 bis 20, bevorzugt mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, Cycloalkyl, vorzugsweise mit 1 bis 20, bevorzugt mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, und/oder Aryl, vorzugsweise mit 1 bis 20, bevorzugt mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, bedeuten, m eine ganze Zahl von 2 bis 30 ist,
n eine ganze Zahl von 3 bis 30 ist,
mit der Maßgabe, dass so viele der Reste R‘ in den Verbindungen der Formeln (lla) bzw. (llb) ein Alkoxy-Rest sind, dass der Quotient aus dem molaren Verhältnis von Si zu Alkoxy-Resten in den Verbindungen der Formeln (lla) bzw. (llb) mindestens 0,3, insbesondere mindestens 0,5 beträgt,
enthalten ist.
1 1 . Zusammensetzung nach mindestens einem der vorangegangenem Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Siliziumverbindung, die mindestens ein Si- Atom, mindestens ein C-Atom und mindestens ein H-Atom, ausgewählt ist aus CH3Si(OCH3)3, CH3Si(OC2H5)3, C2H5Si(OC2H5)3, i-C3H7Si(OC2H5)3, C2H5Si(OCH3)3, i-
C3H7Si(OCH3)3, n-C3H7Si(OCH3)3, n-C3H7Si(OC2H5)3, i-C3H7Si(OCH3)3, n-
C4H9Si(OCH3)3, n-C4H9Si(OC2H5)3, i-C4H9Si(OCH3)3, n-C4H9Si(OC2H5)3, n-
C5HnSi(OCH3)3, n-C5HnSi(OC2H5)3, C5HnSi(OCH3)3, -C5HnSi(OC2H5)3, n-
C6Hi3Si(OCH3)3, n-C6Hi3Si(OC2H5)3, C6Hi3Si(OCH3)3, -C6Hi3Si(OC2H5)3, n-
C8Hi7Si(OCH3)3, n-C8Hi7Si(OC2H5)3, C8Hi7Si(OCH3)3, -C8Hi7Si(OC2H5)3, n-
CioH2iSi(OCH3)3, n-CioH2iSi(OC2H5)3, CioH2iSi(OCH3)3, i-CioH2iSi(OC2H5)3, n-
Ci6H33Si(OCH3)3, n-Ci6H33Si(OC2H5)3, i-Ci6H33Si(OCH3)3, i-Ci6H33Si(OC2H5)3 oder Partialkondensaten aus einer oder mehrerer der genannten Verbindungen oder ein Gemisch aus den genannten Verbindungen, ein Gemisch aus den Partialkondensaten oder ein Gemisch aus den Verbindungen und den Partialkondensaten enthält.
12. Verfahren zur Herstellung von Bauprodukten, vorzugsweise auf Basis von mineralischen
Baustoffen, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung eine Zusammensetzung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 eingesetzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauprodukt, Mörtel, Mörtel-basierte Bauteile/-produkte, Stahlbeton, Beton, ein (Stahl-)Betonteil, ein
Betonstein, ein Dachziegel, ein Ziegelstein oder ein Gasbetonstein ist.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die
Zusammensetzung vor der Fertigstellung des Bauprodukts oder des Bauwerks eingesetzt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die
Zusammensetzung nach der Fertigstellung des Bauprodukts oder des Bauwerks eingesetzt wird.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021119002A1 (de) 2021-07-22 2023-01-26 Solidian Gmbh Schichtförmiges Oberflächenschutzsystem
CN114133157A (zh) * 2021-12-20 2022-03-04 西京学院 一种基于厌氧微生物的混凝土裂缝修复方法
AU2023221958A1 (en) * 2022-02-17 2024-09-05 Worcester Polytechnic Institute Enzymatic construction material for repair and corrosion resistance and durability
WO2024059274A2 (en) * 2022-09-16 2024-03-21 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Living building materials, methods of manufacture thereof and articles comprising the same

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4122263C1 (de) 1991-07-05 1993-02-25 Degussa Ag, 6000 Frankfurt, De
JPH06122539A (ja) * 1992-10-09 1994-05-06 Shin Etsu Chem Co Ltd セメント混和剤およびその製造方法
JP2005022913A (ja) * 2003-07-01 2005-01-27 Shin Etsu Chem Co Ltd モルタル又はコンクリート組成物
DE102005004872A1 (de) 2005-02-03 2006-08-10 Degussa Ag Wässrige Emulsionen von funktionellen Alkoxysilanen und deren kondensierten Oligomeren, deren Herstellung und Verwendung zur Oberflächenbehandlung
DE102005004871A1 (de) 2005-02-03 2006-08-10 Degussa Ag Hochviskose wässrige Emulsionen von funktionellen Alkoxysilanen, deren kondensierten Oligomeren, Organopolysiloxanen, deren Herstellung und Verwendung zur Oerflächenbehandlung von anorganischen Materialien
EP2082999A1 (de) * 2008-01-23 2009-07-29 Technische Universiteit Delft Mittel zur Selbstheilung von zementartigen Materialien und Strukturen und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102008063965C5 (de) * 2008-12-19 2019-02-21 Evonik Degussa Gmbh Hydrophobierte zementhaltige Zusammensetzungen
NL2004520C2 (en) * 2010-04-07 2011-10-11 Univ Delft Tech HEALING AGENT FOR SELF-HEALING CEMENTIOUS MATERIALS.
US8518177B2 (en) * 2010-12-07 2013-08-27 Jadavpur University, West Bengal Materials and methods for the production of green concrete
DE202011110267U1 (de) 2011-11-22 2013-03-26 Evonik Degussa Gmbh Zusammensetzung olefinisch funktionalisierter Siloxanoligomere basierend auf Alkoxysilanen
DE202011110266U1 (de) 2011-11-22 2013-03-26 Evonik Degussa Gmbh Besonders VOC-arme Gemische olefinisch funktionalisierter Siloxanoligomere basierend auf Alkoxysilanen
KR101343086B1 (ko) * 2012-05-30 2014-01-16 한국과학기술원 무기계 그라우팅 재료의 제조방법과 무기계 그라우팅 재료를 이용한 콘크리트 균열 보수방법
NL2010818C2 (en) 2013-05-17 2014-11-24 Univ Delft Tech Bio-based repair method for concrete.
CN103342484B (zh) * 2013-07-18 2014-09-03 东南大学 一种用于修复水泥基材料裂缝的方法
NL2013203B1 (en) 2014-07-17 2016-05-19 Univ Delft Tech Process for the production of cementious material.
US9931281B2 (en) * 2015-01-07 2018-04-03 Ada Foundation Multi-functional self-healing dental composites, methods of synthesis and methods of use
EP3165512A1 (de) 2015-11-06 2017-05-10 Technische Universität München Manipulierte hybride zementbasierte zusammensetzung mit erhöhter benetzungsbeständigkeit
JP6991162B2 (ja) 2016-05-31 2022-02-04 エボニック オペレーションズ ゲーエムベーハー プロバイオティック活性を示すバチルス・サブティリス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ）菌株
US20180072632A1 (en) * 2016-09-14 2018-03-15 Iowa State University Research Foundation, Inc. Silica encapsulation of ureolytic bacteria for self-healing of cement-based composites
JP6361053B2 (ja) * 2016-12-27 2018-07-25 京畿大学校産学協力団 コンクリート保護コーティング材

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