JP6361053B2 - Concrete protective coating material - Google Patents

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Description

本発明は、コンクリート保護コーティング材に関する。   The present invention relates to a concrete protective coating material.

汚水、糞尿、畜産廃水のような腐食性環境に露出したコンクリートは、各種の劣化現象および化学的侵食により、耐久寿命が20〜30年未満となるため、構造物の使用性および安全性の低下という問題を引き起こすことがある(キム・ジョンピル(2005))。このため、先進国では、コンクリートの耐久設計に関する基準及びコードを規定することで、体系的なシステムを構築し適用している(ACI318−11(2011)、ACI201.2R−08(2008)、BS EN 7543(2003))。米国のACI318−11(2011)基準の場合、コンクリートの耐久設計を構造設計の一部分として取り扱っており、ACI201.2R−08(2008)では、コンクリートが凍結融解、化学的な侵食、磨耗及びアルカリ骨材反応などによって影響を受ける場合に対する損傷機構、およびこれに応じて要求される対策を提示している。BS EN 7543(2003)では、構造物の耐久性を予測するために必要な指針、目標耐久年限、及び設計耐久年限などに対する概略的な過程を提示している。一方、国際標準化機構であるISO(2004)では、TCI71/SC7を中心に化学的侵食によるコンクリートの劣化に応じた補修および補強に関する研究を行っているが、現在までに制定された規格がないのが実情である。韓国の場合、建設交通部および韓国コンクリート学会の主管の下、2004年度に「コンクリート標準仕様書−耐久性編」を制定している。このように、コンクリートの耐久年を向上するための様々な政策的、および社会的要求事項とあいまって、建設産業では腐食環境に露出されたコンクリートにおいて、メンテナンスの側面からコーティング材料の適用が大きく増加すると期待している(キム・ソンス(2013))。   Concrete exposed to corrosive environments such as sewage, manure, and livestock wastewater has a durability life of less than 20-30 years due to various deterioration phenomena and chemical erosion. (Kim Jong-Pill (2005)). For this reason, in developed countries, a systematic system has been constructed and applied by defining standards and codes for concrete durability design (ACI318-11 (2011), ACI2010.1.2R-08 (2008), BS). EN 7543 (2003)). In the case of the US ACI 318-11 (2011) standard, concrete durability design is treated as a part of structural design, and ACI 2010.1.2R-08 (2008) is used to freeze and thaw, chemical erosion, wear and alkali bone. It presents a damage mechanism for cases affected by material reactions, and countermeasures required accordingly. BS EN 7543 (2003) presents a schematic process for a guideline necessary for predicting the durability of a structure, a target durability period, a design durability period, and the like. On the other hand, ISO (2004), an international standardization organization, is conducting research on repair and reinforcement in response to deterioration of concrete due to chemical erosion, centering on TCI71 / SC7, but there is no standard established so far. Is the actual situation. In the case of Korea, “Concrete Standard Specification-Durability” was established in FY2004 under the supervision of the Ministry of Construction and Transportation and the Korea Concrete Institute. Thus, coupled with various policy and social requirements to improve the durability of concrete, the construction industry has greatly increased the application of coating materials from the maintenance aspect of concrete exposed to corrosive environments. I expect it (Kim Sung-soo (2013)).

例えば、海水による塩害、および土壌中の硫酸などの化学的侵食のため、コンクリートコーティング材の使用が急増している。硫酸塩によるコンクリートの耐久性低下は、他の化学的侵食による要因に比べて大きいことが知られている(Al−Amoundi(2002))。そこで、耐透水性が高いエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、またはアクリル樹脂のような有機系コーティング材がコンクリートの腐食制御に一般に使用されている(チョン・ビョンシク(2004))。しかし、コンクリートとコーティング材との接着面に形成されたコーティング膜は、コンクリートの内部に存在する水分が外部に蒸発することを難しくするため、膜の脱落現象が起こってしまう。また、冬季の施行ではコーティング膜の境界面に形成された水分が凍るため、境界面で膨張圧が発生してしまう(キム・ソンス(2003))。このため、コンクリートの亀裂及び変形が発生することで、耐久年数の増加に対する効率性が著しく低下してしまう。また、有機系コーティング材は、環境汚染及び有害物質の多量の含有の懸念があるため、全世界的に使用原料及び製造工程を厳しく規定している。これによって、既に欧州などの先進国では重金属及び揮発性有機化合物(VOCs:Volatile Organic Compounds)を含まない環境に優しいコーティング材が開発され、商用化されている(Bazantら(1994))。一方、韓国の塗料(コーティング)業界では、60%以上が海外の技術に依存しているのが実情である(韓国科学技術情報研究院)。よって、技術的・環境的要求事項に対応し得、環境に優しい新たなコーティング材の開発に対する韓国独自の技術が必要である。また、韓国の建設産業におけるロウテク(Low−tech)イメージを捨てるためには、先端技術(Bio/Nano/Eco)を組み入れた新たな概念の建設材料への技術戦略が必要である。   For example, the use of concrete coatings has increased rapidly due to salt damage from seawater and chemical erosion such as sulfuric acid in the soil. It is known that the decrease in durability of concrete due to sulfate is greater than other chemical erosion factors (Al-Amounti (2002)). Therefore, an organic coating material such as an epoxy resin, a urethane resin, or an acrylic resin having high water permeability is generally used for controlling corrosion of concrete (Chong Byung-sik (2004)). However, since the coating film formed on the bonding surface between the concrete and the coating material makes it difficult for water existing inside the concrete to evaporate to the outside, a film dropping phenomenon occurs. In addition, in winter, the water formed on the boundary surface of the coating film freezes, and expansion pressure is generated at the boundary surface (Kim Sung-soo (2003)). For this reason, when the crack and deformation | transformation of concrete generate | occur | produce, the efficiency with respect to the increase in durable years will fall remarkably. In addition, organic coating materials are subject to environmental pollution and contain a large amount of harmful substances, so the use raw materials and manufacturing processes are strictly regulated worldwide. As a result, environmentally friendly coating materials that do not contain heavy metals and volatile organic compounds (VOCs) have already been developed and commercialized in developed countries such as Europe (Bazant et al. (1994)). On the other hand, in Korea's paint industry, more than 60% is dependent on overseas technology (Korea Institute of Science and Technology Information). Therefore, Korea's unique technology for developing new environmentally friendly coating materials that can meet the technical and environmental requirements is necessary. Also, in order to abandon the low-tech image in the Korean construction industry, a new concept of construction material technology strategy incorporating advanced technology (Bio / Nano / Eco) is necessary.

最近では、コンクリート構造物の目標性能および耐久寿命を維持するために、微生物の炭酸カルシウム形成作用を利用したコンクリートの表面コーティング、亀裂補修、及び自己治癒コンクリートなどの新技術に関する研究が進められている(Achal(2009)、DeMuynck(2008)、キム・ファジュン(2010))。しかし、微生物を利用したコンクリートは源泉技術開発の段階にあり、イメージ分析(Image analysis)を介した定性的な評価が殆どである。また、微生物を利用したコンクリートの研究は、殆どバチルス系の微生物を利用した亀裂治療に重点が置かれており、コーティング材に対する研究はないのが実情である。特に、微生物によるスライム膜は、従来のコーティング材料の短所を解決しながらコンクリート構造体の腐食抵抗性の向上が期待されるものの、まだこれに対する検証研究は非常に不十分なのが実情である。そこで、以下では、微生物によるスライム膜の活用技術と、従来の先行技術との差をより明確に理解するために、従来の先行研究の内容をより詳細に説明する。   Recently, in order to maintain the target performance and durable life of concrete structures, research on new technologies such as concrete surface coating, crack repair, and self-healing concrete using the calcium carbonate formation action of microorganisms has been advanced. (Achal (2009), DeMuynck (2008), Kim Hwa-Jun (2010)). However, concrete using microorganisms is in the stage of source technology development, and qualitative evaluation through image analysis is mostly performed. Moreover, research on concrete using microorganisms is mostly focused on crack treatment using Bacillus microorganisms, and there is no research on coating materials. In particular, although slime films made of microorganisms are expected to improve the corrosion resistance of concrete structures while solving the shortcomings of conventional coating materials, the verification research for this is still inadequate. Therefore, in the following, in order to understand more clearly the difference between the utilization technology of the slime membrane by microorganisms and the conventional prior art, the contents of the conventional prior research will be described in more detail.

従来の大部分の研究では、微生物の生体鉱物形成作用(Biomineralization)を利用したコンクリートの亀裂治癒、耐久性の向上、及び自己治癒に関する研究、ならびに水質浄化が可能な微生物を適用した研究が中心に進められている。   Most of the previous research has focused on research on crack healing, durability improvement and self-healing of concrete using biomineralization of microorganisms, and research on microorganisms capable of water purification. It is being advanced.

微生物の生体鉱物形成作用を用いたコンクリートは、多くの研究者ら(Ramachandra(2001)、De Belie(1995)、Ghosh(1989)、Jonkers(2003)、キム・ファジュン(2011))によって研究されている。微生物が形成した鉱物の析出によるコンクリートの亀裂の治癒は、実証されており、これに基づいて耐久性を向上するためにモルタルに適用した多用な事例がある(Ramachandra(2001)、Ghosh(1989)、キム・ファジュン(2011))。水質浄化のために微生物を適用したコンクリートにおいては、水中または海洋に設置されるコンクリート製品及びブロックに生物膜(Biofilm)を形成し、微生物を吸着させる技術を利用した水質浄化が研究されている(アン・テウン(2009)、キム・ファジュン(2011))。しかし、殆どの研究は、基礎的な実験を介してその可能性が紹介されているのみである。また、正確な根拠の提示及び評価方法は研究者によって異なり、かつ微生物に関する要素技術が非常に重要であるものの、これに関する技術資料及び関連研究は非常に不十分である。また、本発明に関連するバクテリアの要素技術、およびこれを適用したコンクリートの関連研究及び韓国内外の技術は非常に不十分なのが実情である。よって、以下では、微生物の生体鉱物形成作用を用いたコンクリート、および水質浄化のための微生物コンクリートに関して説明することで、従来の研究で適用される微生物、および微生物を活用したコンクリートに関する研究動向及び問題点を把握することとする。   Concrete using microbial biomineralization has been studied by many researchers (Ramachandra (2001), De Belie (1995), Ghosh (1989), Jonkers (2003), Kim Hwajung (2011)). Yes. The healing of cracks in concrete due to the precipitation of minerals formed by microorganisms has been demonstrated, and based on this, there are many examples of application to mortar to improve durability (Ramachandra (2001), Ghosh (1989)). Kim Hwa-Jun (2011)). In concrete to which microorganisms are applied for water purification, water purification using a technology for forming biofilms on concrete products and blocks installed in water or in the ocean and adsorbing microorganisms has been studied ( Ann Tae Eun (2009), Kim Hwa Joong (2011)). However, most studies have only introduced their potential through basic experiments. In addition, although the exact grounds presentation and evaluation methods vary depending on the researcher, and the elemental technologies related to microorganisms are very important, the technical data and related research on this are very inadequate. In addition, the bacterial elemental technology related to the present invention, the related research of concrete to which this is applied, and the technology in Korea and abroad are very inadequate. Therefore, in the following, research trends and problems related to microorganisms applied in conventional research and concrete using microorganisms will be explained by explaining concrete using microbial biomineralization and microbial concrete for water purification. We will grasp the points.

まず、生体鉱物形成作用を利用した微生物コンクリートに関する先行研究を調べると、大部分の研究では、表面に発生した亀裂の治癒、微生物モルタル及び自己治癒コンクリートの開発に関する研究が行われてきたが、コンクリートは強アルカリ性(pH12〜13)であるため、微生物の生存性に限界がある。これを克服するためには、強アルカリ性環境でも生存可能な微生物の分離及び培養技術が必要であると判断される。また、大部分の研究者らはイメージ分析、走査電子顕微鏡(SEM)、X線回折分析(XRD)及び力学的特性評価を用いて可能性を提示しているが、これらの研究を多様な環境下で露出されるコンクリートに適用するためには耐久性及び定量的な評価が必要である。   First, prior studies on microbial concrete using biomineralization were investigated. In most studies, research on the healing of cracks on the surface, microbial mortar and self-healing concrete has been conducted. Is strongly alkaline (pH 12 to 13), so there is a limit to the viability of microorganisms. In order to overcome this, it is judged that a technique for separating and culturing microorganisms that can survive even in a strong alkaline environment is necessary. In addition, most researchers have shown potential using image analysis, scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction analysis (XRD) and mechanical characterization, but these studies can be used in a variety of environments. Durability and quantitative evaluation are required for application to concrete exposed below.

生体鉱物形成を利用した炭酸カルシウムの析出は、Boquetら(1973)によって初めて報告されている。Boquetは、実験室条件で微生物による炭酸カルシウムの沈殿の析出を誘導しており、Adolphe及びBilly(1974)は、凝灰岩および石灰岩から分離した微生物を利用して炭酸カルシウムの析出を実験しており、微生物によって形成された炭酸カルシウムは腐食に対して大きな抵抗を有すると報告している。このような生物生体鉱物の形成を利用した炭酸カルシウムの析出は、生物誘導鉱物の形成、および生物制御鉱物の形成の2つのメカニズムによって起こる。   The precipitation of calcium carbonate using biomineral formation was first reported by Boquet et al. (1973). Boquet induces precipitation of calcium carbonate by microorganisms under laboratory conditions, and Adolphe and Billy (1974) are experimenting with precipitation of calcium carbonate using microorganisms separated from tuff and limestone, Calcium carbonate formed by microorganisms is reported to have great resistance to corrosion. The precipitation of calcium carbonate utilizing the formation of such bio-biominerals occurs by two mechanisms: the formation of bio-derived minerals and the formation of bio-control minerals.

生物誘導鉱物の形成過程では、微生物は鉱物粒子の生成および成長には関与しないが、周辺環境条件に変化を起こすことで炭酸カルシウムの形成を誘導する。よって、生物誘導鉱物の形成では、周辺環境条件に応じて形成される鉱物の形態および種類が異なる(Lowenstan and Weiner(1989))。Barissant(2003)は、微生物の細胞外壁において、高分子物質(EPS:Extra polymetic substances)が炭酸カルシウムの形成、および鉱物の構造の決定に大きな役割をすると報告している。Barissant(2003)は、高分子物質を形成する微生物の混入量が増加するほど、方解石(Calcite)だけでなく、ヴァテライト(vaterite)およびアラゴナイト(aragonite)などの多様な鉱物が析出すると報告している。生物制御鉱物の形成過程は、微生物によって独立的に支配される。微生物は鉱物の形成に必要な要素を調節して鉱物化形成に参与し、微生物の種類に応じて周辺環境条件とは独立して特定の鉱物および結晶構造を形成する。Bazylinski(2007)は、磁鉄石(Magnetite)を形成する鉄(III)還元微生物、海洋に生息する単細胞プランクトンの一種である円石藻、および珪酸化形態に形成された単細胞の珪藻類は、シリカ沈殿物を析出するが、これは生物制御を介した鉱物の形成に属すると報告している。   In the process of forming bio-derived minerals, microorganisms are not involved in the generation and growth of mineral particles, but induce the formation of calcium carbonate by causing changes in the surrounding environmental conditions. Thus, in the formation of biologically derived minerals, the form and type of minerals formed depends on the surrounding environmental conditions (Lowenstan and Weiner (1989)). Barisant (2003) reports that macromolecular substances (EPS) play a major role in the formation of calcium carbonate and the determination of mineral structure in the extracellular wall of microorganisms. Barisant (2003) reports that not only calcite but also various minerals such as valite and aragonite precipitate as the amount of the microorganisms forming the polymer substance increases. . The formation process of biocontrol minerals is independently controlled by microorganisms. Microorganisms participate in mineralization by adjusting the elements necessary for mineral formation, and form specific minerals and crystal structures depending on the type of microorganisms, independent of the surrounding environmental conditions. Bazilinski (2007) is an iron (III) -reducing microorganism that forms magnetite, a round stone algae that is a kind of unicellular plankton that inhabits the ocean, and a unicellular diatom formed in silicified form is silica. Precipitates, which are reported to belong to mineral formation through biocontrol.

亀裂治癒の場合、Ramachandran(2001)は、生体鉱物の形成が可能なバクテリアであるスポルサルシナ・パステウリ(Sporsarcina pasteurii)の利用による亀裂治癒に対する可能性を評価している。Ramachandranは、亀裂が発生した表面にて方解石が生成されており、これを用いることによるバクテリアを活用した亀裂補修に対する可能性を提示している。しかし、好気性バクテリアの場合には成長条件として酸素が必要であり、強アルカリ性であるコンクリートでは活性度が低下すると報告している。   In the case of crack healing, Ramachandran (2001) is evaluating the potential for crack healing by the use of Sporsarcina pasteurii, a bacterium capable of forming biominerals. Ramachandran presents the possibility of repairing cracks using bacteria by using calcite generated on the cracked surface. However, in the case of aerobic bacteria, oxygen is required as a growth condition, and it has been reported that the activity is lowered in concrete which is strongly alkaline.

De Belie及びDe Muynck(2009)は、強アルカリ性であるコンクリートからバクテリアを保護するためにバチルス・スファエリクス(Bacillus spharicus)をシリカゾールに吸着して使用した。また、彼らは、バクテリアに最適な生存環境、および炭酸カルシウムの析出を調整するために、コンクリートにウレア及び塩化カルシウム溶液を混入した。実験の結果、該コンクリートは、エポキシ樹脂を使用して亀裂を治癒した実験体と類似した効果を示していた。   De Belie and De Muynck (2009) used Bacillus sphaericus adsorbed on silica sol to protect bacteria from concrete that is strongly alkaline. They also mixed urea and calcium chloride solutions into concrete to adjust the optimal living environment for bacteria and precipitation of calcium carbonate. As a result of the experiment, the concrete showed an effect similar to that of an experimental body in which an epoxy resin was used to heal a crack.

Muynck(2010)及びJonkers(2011)は、微生物の生体鉱物形成作用を用いたコンクリートの亀裂治癒に対するメカニズムを究明した。   Muynck (2010) and Jonkers (2011) investigated the mechanism for crack healing in concrete using the biomineralization action of microorganisms.

亀裂を介して水分および空気が流入すると、耐性胞子として存在していた微生物が活性化し、細胞外壁が負電荷を帯びる。これにより、微生物は、細胞外壁の表面の周囲からCa2+を含む陽イオンを誘引し、自らの表面に炭酸カルシウムを析出することで、亀裂部位を治癒すると報告している。 When moisture and air flow through the crack, the microorganisms that existed as resistant spores are activated, and the outer wall of the cell is negatively charged. In this way, it has been reported that microorganisms heal cracks by attracting cations containing Ca 2+ from the periphery of the surface of the cell outer wall and precipitating calcium carbonate on their surface.

キム・ファジュン(2010)は、スポロサルシナ・パステウリ、コンクリート構造物から分離したスポロサルシナ・ソリ(Sporosarcina soli)、バチルス・マシリエンシス(Bacillus massiliensis)、アースロバクター・クリスタロポイーテス(Arthrobacter crystallopoietes)、リシニバシラス・フシフォルミス(Lysinibacillus fusiformis)を使用してモルタルの亀裂の充填可能性を提示している。彼らはコンクリートの表面および亀裂部位に、ウレアを含むpH6.8の水溶液状態で、スポロサルシナ・パステウリを1日100μLずつ5回注入した。同一位置を20日間顕微鏡で観察したところ、実験の結果、バクテリアの生体鉱物形成作用を介した炭酸カルシウムの析出によって亀裂部が充填されており、亀裂の幅が小さいほど充填効果はより大きいことが示された。   Kim Hwa-Jun (2010) is Sporosarcina pastori, Sporosarcina soli isolated from concrete structures, Bacillus masiliensis, Arthrobacti cristoloposites (Lysinibacillus fusiformis) is used to present the fillability of mortar cracks. They injected 100 μL of Sporosarcina pasteuri 5 times a day into the surface of concrete and cracks in a pH 6.8 aqueous solution containing urea. When the same position was observed with a microscope for 20 days, as a result of the experiment, the crack portion was filled by precipitation of calcium carbonate through the biomineralization action of bacteria, and the smaller the width of the crack, the greater the filling effect. Indicated.

微生物モルタルの場合、Ramachandran(2001)はポートランドセメントモルタルの圧縮強度を向上するために生体鉱物形成作用が可能なバクテリアを使用し、バクテリアの種類および培地混入による影響を評価している。炭酸カルシウムを析出するシュードモナス・エルゴノーザ(Psuedomonas aerugonosa)を混入した試験体では、圧縮強度の増進効果が示されなかったが、スポロサルシナ・パステウリを混入した試験体では、材齢28日において、バクテリアを混入していない試験体に比べ圧縮強度が約18%大きく示されていた。ただし、XRD分析の結果、バクテリアの炭酸カルシウム析出による影響は示されていなかった。彼らは、高いpH、および低い酸素量によってバクテリアの活性度及び生存が低下したと報告している。   In the case of microbial mortars, Ramachandran (2001) uses bacteria capable of biomineralization to improve the compressive strength of Portland cement mortar, and evaluates the effects of bacterial types and medium contamination. Specimens mixed with Pseudomonas aerugonosa that precipitates calcium carbonate did not show the effect of increasing compressive strength, but the test specimens mixed with Sporosarcina pastori contained bacteria at 28 days of age. The compressive strength was shown to be about 18% larger than that of the test specimen that was not used. However, as a result of XRD analysis, the influence of bacterial calcium carbonate precipitation was not shown. They report that high pH and low oxygen content reduced bacterial activity and survival.

Ghosh(2005)は、シュワネラ(Shewanella)バクテリアを混入したモルタルの圧縮強度および内部空隙の分布を評価した。シュワネラは細胞外壁にて鉄を還元するバクテリアの一種であって、従来の研究とは対照的に、生体鉱物形成作用を誘導していなかった。実験結果、材齢28日において、バクテリアを添加していない試験体に比べシュワネラを添加した試験体では、圧縮強度は約25%大きく示された。また、モルタル内部の空隙の分布は、シュワネラを添加した試験体では、空隙のサイズが小さくなる傾向を示した。これによって、彼らはバクテリアによってモルタルの内部に生成された磁鉄石が圧縮強度の向上に寄与していると報告している。   Ghosh (2005) evaluated the compressive strength and distribution of internal voids in mortar contaminated with Shewanella bacteria. Shwanella is a kind of bacteria that reduces iron on the outer wall of the cell and, in contrast to previous studies, did not induce biomineralization. As a result of the experiment, the compressive strength was increased by about 25% in the test specimen to which Shuwanella was added at the age of 28 days compared to the test specimen to which no bacteria were added. In addition, the distribution of the voids inside the mortar showed a tendency that the size of the voids was small in the test specimen to which Schwannella was added. By this, they report that the magnetite produced inside the mortar by bacteria contributes to the improvement of compressive strength.

キム・ファジュン(2010)は、生体鉱物形成作用が可能な微生物の種類、および養成方法によるモルタルの圧縮強度を評価した。材齢28日において、バチルス・マシリエンシスを混入したモルタルは、一般のモルタルに比べて、圧縮強度が約8.9%大きく示されており、アースロバクター・クリスタロポイーテスを混入したモルタルは、圧縮強度が約40.3%大きく示されていた。彼らは、混入された微生物によって生成される鉱物構造及び形状が異なるため、モルタルの圧縮強度は影響を受ける可能性があると報告している。また、水中養成の場合、気中養成の試験体に比べて圧縮強度が大きく示されており、ウレア−塩化カルシウム(Urea−CaCl)培地で水中養成した試験体では、最も優秀な圧縮強度の発現が示されていた。 Kim Hwa-Jun (2010) evaluated the types of microorganisms capable of forming biominerals and the compressive strength of mortar by the training method. At 28 days of age, the mortar mixed with Bacillus maciliensis shows a compressive strength of about 8.9% greater than that of ordinary mortar, and the mortar mixed with Arthrobacter crystallopoites is compressed. The strength was shown to be about 40.3% greater. They report that the compressive strength of mortars can be affected due to the different mineral structures and shapes produced by contaminated microorganisms. Also, in the case of underwater training, compressive strength than the test body in the air train is shown larger, urea - the specimens were water trained with calcium chloride (Urea-CaCl 2) medium, a most excellent compressive strength Expression was shown.

自己治癒コンクリートの場合、Jonkers及びSchlangen(2008)は、亀裂発生の前は強アルカリ性であるコンクリートの内部環境と、セメントの水和反応のような物理または化学的反応とに耐えられるバクテリアを選定するために、先行研究に基づいて、アルカリ状態で胞子を形成するバチルス(Bacillus)、バチルス・シュードファームス(Bacillus pseudofirmus)DSM8715、及びバチルス・コーニ(Bacillus cohnii)DSMを利用した。ここでは、大量のバクテリアの添加のため、モルタルの圧縮強度は約10%低く示されていた。また、微生物による鉱物の析出を評価するためにESEMを分析したところ、実験結果によれば、7日間養成した試験体は、バクテリアを混入していない試験体に比べて、炭酸カルシウムの析出が大きく示されていたが、28日以降には炭酸カルシウムの析出に対する特別な影響が示されなかった。   In the case of self-healing concrete, Jonkers and Schlangen (2008) select bacteria that can withstand the internal environment of the concrete, which is strongly alkaline before cracking, and physical or chemical reactions such as cement hydration. Therefore, based on previous studies, Bacillus, Bacillus pseudofarmus DSM8715, and Bacillus cohini DSM that form spores in an alkaline state were utilized. Here, due to the addition of large amounts of bacteria, the compressive strength of the mortar was shown to be about 10% lower. In addition, when ESEM was analyzed to evaluate the precipitation of minerals by microorganisms, according to the experimental results, the test specimens that had been cultivated for 7 days showed a greater precipitation of calcium carbonate than the specimens that did not contain bacteria. As shown, no special effect on the precipitation of calcium carbonate was shown after 28 days.

次に、自己浄化コンクリートに関する先行研究を調べると、水質浄化が可能な微生物を活用したコンクリートとは、水質汚染物質を浄化し得る微生物を同定及び分離し、これをコンクリートに適用した技術である。従来の研究では、内部に連続した空隙構造を有するポーラスコンクリートを利用して、魚貝類の生息環境を提供する環境低減型コンクリートが開発されている(キム・セウォン(2001))。しかし、従来の研究では機能的な側面に重点を置いているため、強アルカリ性であるコンクリートに適用された微生物の成長及び活性度に対する研究は非常に不十分であるのが実情である。特に、海洋及び河川構造物の場合には、流速による微生物の脱落現象が発生する恐れがあり、これを固定化する技術が非常に重要である。   Next, prior research on self-purifying concrete is examined. Concrete utilizing microorganisms capable of water purification is a technique in which microorganisms that can purify water pollutants are identified and separated and applied to concrete. Conventional research has developed an environment-reducing concrete that provides a habitat for fish and shellfish using porous concrete having a continuous void structure inside (Kim Sewon (2001)). However, the conventional research focuses on the functional aspects, so the fact is that the research on the growth and activity of microorganisms applied to strongly alkaline concrete is very inadequate. In particular, in the case of marine and river structures, there is a risk that microorganisms will drop off due to the flow velocity, and a technique for immobilizing this is very important.

キム・テフン(2011)は、有用微生物群である光合成細菌、酵母菌、乳酸菌、放線菌、糸状菌などを連続空隙が形成された多孔性コンクリートに適用し、微生物を混入していない試験体と比較して水質の浄化能力を評価した。実験の結果、浮遊物質の除去効率は80%で最も優秀な効果を示しており、これは多孔性コンクリートに吸着された微生物が生物膜を形成して有機物質を分解したためだと判断される(キム・セウォン(2001))。よって、彼らは、有機物の分解が卓越であり、多様な環境への適応性に優れると知られている有用微生物を活用して、水中または水辺に設置されるコンクリートブロック及び構造物にこれらの有用微生物を吸着して生物膜を形成することで、固定化された有用微生物によって汚染源である多量の有機物質を迅速に、かつ持続的に分解することができると報告している。   Kim Tae-hun (2011) applies a group of useful microorganisms, photosynthetic bacteria, yeast, lactic acid bacteria, actinomycetes, filamentous fungi, etc. to porous concrete with continuous voids, In comparison, the water purification ability was evaluated. As a result of the experiment, the removal efficiency of suspended solids is 80%, which shows the most excellent effect. This is because the microorganisms adsorbed on the porous concrete formed a biofilm and decomposed organic substances ( Kim Sewon (2001)). Therefore, they are useful for concrete blocks and structures installed in water or waterside by utilizing useful microorganisms that are known to be excellent in organic matter decomposition and adaptable to various environments. It has been reported that by adsorbing microorganisms to form a biofilm, a large amount of organic substances that are pollutants can be rapidly and continuously decomposed by useful immobilized microorganisms.

キム・ファジュン(2011)は、廃水分解能に優れる微生物を選定するために先行研究に基づいて微生物を選定している。また、固定化のために微生物を天然ゼオライトに吸着させて、セメントレンガを製作している。陽イオンで構成されたゼオライトの表面は、陰イオンで構成された微生物の細胞壁と静電気的に吸着する。実験の結果、浮遊物質除去効率(SS)は、納豆菌、および大邱のS環境事業所で分離同定した微生物が最も効果的であり、生物学的酸素要求量(BOD)はバクテリアを適用した全ての実験体で減少していた。また、総窒素(N)は、味噌菌を混入した試験体を除いては全て50.19%〜51.20%の除去効率を示した。彼らはゼオライト及びセメントレンガの内部および外部に窒酸化微生物による生物膜が形成されることによって、窒素の除去が起こると報告している。総リン(P)は、バクテリアを適用した実験体で全て除去効率が示されていた。   Kim Hwa-Jun (2011) selects microorganisms based on previous studies to select microorganisms with excellent wastewater resolution. Also, cement bricks are manufactured by adsorbing microorganisms to natural zeolite for immobilization. The surface of the zeolite composed of cations is electrostatically adsorbed on the cell walls of microorganisms composed of anions. As a result of the experiment, the suspended solids removal efficiency (SS) is the most effective for natto and microorganisms isolated and identified in the S environmental office in Otsuchi, and the biological oxygen demand (BOD) is all applied with bacteria. Decreased in the experimental body. Moreover, all the nitrogen (N) showed the removal efficiency of 50.19%-51.20% except the test body which mixed miso bacteria. They report that nitrogen removal occurs by the formation of biofilms by nitrifying microorganisms inside and outside of zeolite and cement bricks. The removal efficiency of total phosphorus (P) was shown in all experimental bodies to which bacteria were applied.

次に、スライムコンクリートに関する先行研究を調べると、Soleimaniら(2014)は、耐硫酸性を向上するために大腸菌(Escherichia coli)DH5αバクテリアスライムを利用し、特殊製作された装置を使用してモルタルの表面にスライムを形成した。これを観察するために、走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)、および共焦点レーザ顕微鏡(Confocal Laser Scanning Microscopy:CLSM)を利用して、硫酸(pH5)に露出したモルタルの表面からのバクテリア及びスライムの挙動を評価した。実験の結果、スライムは73.5%生成されており、スライムの厚さは56.9μmと示されていた。   Next, looking at previous studies on slime concrete, Soleimani et al. (2014) used Escherichia coli DH5α bacterial aslime to improve sulfate resistance and used a specially manufactured device to Slime was formed on the surface. To observe this, a scanning electron microscope (Scanning Electron Microscope: SEM) and a confocal laser scanning microscope (Confocal Laser Scanning Microscopy: CLSM) were used to observe bacteria from the surface of the mortar exposed to sulfuric acid (pH 5) and The slime behavior was evaluated. As a result of the experiment, 73.5% of slime was produced, and the thickness of the slime was shown to be 56.9 μm.

このように、従来の研究では、バクテリアを活用した環境に優しいコンクリートとして、目標性能と寿命とをたゆまず維持する自己治癒コンクリート及び水質浄化用コンクリートに関する研究が主に行われてきた。しかしながら、バクテリアの要素技術及びバクテリアスライムの形成に基づくコーティング材に関する韓国内外の特許及び類似研究は殆どないのが実情である。   As described above, in the conventional research, research on self-healing concrete and water purification concrete that maintain the target performance and life as the environmentally friendly concrete utilizing bacteria has been mainly performed. However, there are few patents and similar studies in Korea and abroad regarding coating materials based on bacterial element technology and bacterial lime formation.

本発明は、バクテリアおよびコンクリート技術を融合する基礎技術であって、スライム(グリコカリックス膜)バクテリアを活用したコーティング材を提示することで、これに基づいてコンクリート耐硫酸挙動に対するバクテリアのスライム基盤のコーティング材の影響を評価するものである。すなわち、本発明の目的は、スライムを形成することができる最適のバクテリアを選定し、スライムを生成するためのバクテリアの培養及び最適の倍地条件を提示し、スライムが形成されたバクテリアを固定化するための最適の吸着材を提示し、バクテリアスライム基盤のコーティング材の技術を確立するものである。   The present invention is a basic technology that integrates bacteria and concrete technology, and presents a coating material utilizing slime (glycocalyx membrane) bacteria, on the basis of which the slime-based coating of bacteria against concrete sulfuric acid resistance behavior This is to evaluate the influence of the material. That is, the object of the present invention is to select an optimal bacterium capable of forming a slime, present a culture of the bacterium for generating the slime and an optimal medium condition, and immobilize the bacteria on which the slime is formed. Presenting the best adsorbent material to establish the technology of coating material based on bacterial lime.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、スライムを形成するバクテリアを吸着した吸着材、及び結合材を含むコーティング材が提供される。   In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, an adsorbent adsorbing bacteria forming slime and a coating material including a binder are provided.

前記スライムを形成するバクテリアは、ロードバクター・カプスラタス、ロードバクター・ブラスティカス、ロードバクター・スフェロイデス、ロドシュードモナス・パルストリス、ルブリヴィヴァックス・ゲラティノスス、紅色硫黄細菌、緑色硫黄細菌、バチルス・チューリンゲンシス、及びバチルス・サブチリスからなる群から選択される1種以上であってもよい。   Bacteria that form the slime are Rhodobacter capsulatus, Rhodobacter blasticas, Rhodobacter spheroides, Rhodes pseudomonas pultris, Lubrivivax geratinos, Red sulfur bacteria, Green sulfur bacteria, Bacillus thuringiensis, and It may be one or more selected from the group consisting of Bacillus subtilis.

前記吸着材は高吸収性樹脂、高多孔性樹脂、膨張蛭石、パーライト及び珪藻土からなる群から選択される1種以上であってもよい。   The adsorbent may be one or more selected from the group consisting of a superabsorbent resin, a highly porous resin, expanded meteorite, pearlite, and diatomaceous earth.

前記結合材は、黄土基盤の結合材、α−半水石膏、高炉スラグ、フライアッシュ、普通ポートランドセメント及びマグネシア−リン酸塩結合材からなる群から選択される1種以上であってもよい。   The binder may be one or more selected from the group consisting of loess-based binder, α-hemihydrate gypsum, blast furnace slag, fly ash, ordinary Portland cement, and magnesia-phosphate binder. .

前記マグネシア−リン酸塩結合材は、前記結合材の総質量に対して、リン酸塩の含量が10〜50質量%であってもよい。   The magnesia-phosphate binder may have a phosphate content of 10 to 50% by mass with respect to the total mass of the binder.

前記リン酸塩はリン酸カルシウム(KHPO)、二リン酸カルシウム(Ca(HPO)、リン酸ナトリウム(NaHPO)、リン酸アンモニウム(NHPO)、リン酸二カリウム(KHPO)、リン酸カルシウム(CaHPO)、リン酸二ナトリウム(NaHPO)、及びリン酸二アンモニウム((NHHPO)からなる群から選択される1種以上であってもよい。 The phosphate includes calcium phosphate (KH 2 PO 4 ), calcium diphosphate (Ca (H 2 PO 4 ) 2 ), sodium phosphate (NaH 2 PO 4 ), ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ), and phosphoric acid. One or more selected from the group consisting of dipotassium (K 2 HPO 4 ), calcium phosphate (CaHPO 4 ), disodium phosphate (Na 2 HPO 4 ), and diammonium phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) It may be.

前記マグネシア−リン酸塩結合材は、前記マグネシア−リン酸塩100質量部に対して、遅延剤1〜10質量部を更に含んでもよい。   The magnesia-phosphate binder may further include 1 to 10 parts by weight of a retarder with respect to 100 parts by weight of the magnesia-phosphate.

前記スライムを形成するバクテリアによって形成された二酸化珪素(SiO)が空隙を遮蔽する内部構造を有してもよい。 Silicon dioxide (SiO 2 ) formed by bacteria forming the slime may have an internal structure that shields the air gap.

前記コーティング材は、コンクリート構造体の表面の化学的侵食を防止するために使用されてもよい。   The coating material may be used to prevent chemical erosion of the surface of the concrete structure.

前記コンクリート構造体は、下水管渠であってもよい。   The concrete structure may be a sewer pipe.

前記化学的侵食は、硫酸によるものであってもよい。   The chemical erosion may be due to sulfuric acid.

前記コーティング材は、前記コンクリート構造体の表面に0.5〜10mmの厚さで塗布されてもよい。   The coating material may be applied to the surface of the concrete structure with a thickness of 0.5 to 10 mm.

上記課題を解決するために、本発明の他の観点によれば、スライムを形成するバクテリアを培養してスライムを形成するステップと、前記スライムを形成したバクテリアを固定するために、吸着材を用いて前記スライムを形成したバクテリアを吸着するステップと、前記バクテリアが吸着された吸着材を結合材と混合するステップと、を含むコーティング材の製造方法が提供される。   In order to solve the above-mentioned problems, according to another aspect of the present invention, a step of culturing bacteria forming slime to form slime, and an adsorbent is used to fix the slime-forming bacteria. Thus, there is provided a method for producing a coating material, comprising the steps of adsorbing the bacteria that have formed the slime and mixing the adsorbent on which the bacteria have been adsorbed with a binder.

前記スライムを形成するバクテリアは、ロードバクター・カプスラタス、ロードバクター・ブラスティカス、ロードバクター・スフェロイデス、ロドシュードモナス・パルストリス、ルブリヴィヴァックス・ゲラティノスス、紅色硫黄細菌、緑色硫黄細菌、バチルス・チューリンゲンシス、及びバチルス・サブチリスからなる群から選択される1種以上であってもよい。   Bacteria that form the slime are Rhodobacter capsulatus, Rhodobacter blasticas, Rhodobacter spheroides, Rhodes pseudomonas pultris, Lubrivivax geratinos, Red sulfur bacteria, Green sulfur bacteria, Bacillus thuringiensis, and It may be one or more selected from the group consisting of Bacillus subtilis.

また、前記ロードバクター・カプスラタス、ロードバクター・ブラスティカス、ロードバクター・スフェロイデス、ロドシュードモナス・パルストリス、ルブリヴィヴァックス・ゲラティノスス、紅色硫黄細菌及び緑色硫黄細菌は、精製水1Lを基準に酵母抽出物0.1〜5g、ジソジウムサクシネートヘキサハイドレート1〜50g、無水エタノール0.1〜5mL、クエン酸鉄溶液0.1〜5mL、リン酸に二水素カリウム0.1〜5g、硫酸マグネシウム七水和物0.1〜5g、塩化ナトリウム0.1〜5g、塩化アンモニウム0.1〜5g、及び塩化カルシウム二水和物0.01〜0.5gを含む培地でpH5〜9の条件で培養されてもよい。   In addition, the Rhodobacter capsulatus, Rhodobacter blastus, Rhodobacter spheroides, Rhodes pseudomonas pultris, Lubrivivax geratinos, red sulfur bacteria and green sulfur bacteria are based on 1 L of purified water. 0.1-5 g, disodium succinate hexahydrate 1-50 g, anhydrous ethanol 0.1-5 mL, iron citrate solution 0.1-5 mL, potassium dihydrogen 0.1-5 g in phosphoric acid, magnesium sulfate seven water It is cultured in a medium containing 0.1 to 5 g of Japanese, 0.1 to 5 g of sodium chloride, 0.1 to 5 g of ammonium chloride, and 0.01 to 0.5 g of calcium chloride dihydrate at a pH of 5 to 9. May be.

前記バチルス・チューリンゲンシス及びバチルス・サブチリスは、精製水1Lを基準に動物組織のペプシン消化物1〜10g、酵母抽出物0.5〜3g、塩化ナトリウム1〜10g及び牛肉抽出物0.5〜3gを含む培地でpH4〜10の条件で培養されてもよい。   The Bacillus thuringiensis and Bacillus subtilis are 1-10 g of pepsin digest of animal tissue, 0.5-3 g of yeast extract, 1-10 g of sodium chloride and 0.5-3 g of beef extract based on 1 L of purified water. May be cultured under conditions of pH 4 to 10 in a medium containing

前記培養に使用された炭素源はマルトース、デキストロース及びフルクトースからなる群から選択される1種以上であってもよい。   The carbon source used for the culture may be one or more selected from the group consisting of maltose, dextrose, and fructose.

前記吸着材は高吸収性樹脂、高多孔性樹脂、膨張蛭石、パーライト及び珪藻土からなる群から選択される1種以上であってもよい。   The adsorbent may be one or more selected from the group consisting of a superabsorbent resin, a highly porous resin, expanded meteorite, pearlite, and diatomaceous earth.

前記吸着の際に使用される前記バクテリアの前記吸着材に対する混入量は、バクテリア培養液の総質量を基準にして、前記吸着材が前記高吸収性樹脂または高多孔性樹脂である場合、50〜200倍であり、前記吸着材が前記膨張蛭石、パーライトまたは珪藻土である場合、5〜20倍であってもよい。   When the adsorbent is the superabsorbent resin or the highly porous resin, the mixing amount of the bacteria used in the adsorption with respect to the adsorbent is based on the total mass of the bacterial culture solution. When the adsorbent is the expanded meteorite, pearlite, or diatomaceous earth, it may be 5 to 20 times.

前記吸着は、メッシュの大きさが100μm〜5mm、及び厚さが0.5〜50mmであるメッシュ状の吸着パッドに前記吸着材を投入した後、前記吸着パッドを前記バクテリアの培養液に浸漬するステップを含んで行われてもよい。   In the adsorption, after the adsorbent is put into a mesh-shaped adsorption pad having a mesh size of 100 μm to 5 mm and a thickness of 0.5 to 50 mm, the adsorption pad is immersed in the bacterial culture solution. It may be performed including steps.

前記吸着パッドの素材は、鋼材であってもよい。   The suction pad material may be a steel material.

前記吸着材を利用した吸着は、前記メッシュ状の吸着パッドに前記吸着材を投入した後、前記吸着パッドを前記バクテリアの培養液の中に浮遊させて行われてもよい。   The adsorption using the adsorbent may be performed by putting the adsorbent into the mesh-shaped adsorbent pad and then suspending the adsorbent pad in the bacterial culture solution.

前記吸着パッドは、前記吸着パッドの下端に連結された平行錘によって浮遊し、
前記平行錘の重さは、下記数学式1によって決定されてもよい。
数学式1において、dは吸着パッドの浸漬深さ、Wは積載荷重、Wは固定荷重、L及びBは吸着パッドの長さ及び幅、γは培養液の単位容積の質量である。
The suction pad is floated by a parallel weight connected to the lower end of the suction pad,
The weight of the parallel weight may be determined by the following mathematical formula 1.
In Mathematical Formula 1, d is the immersion pad immersion depth, W L is the loading load, W S is the fixed load, L and B are the length and width of the adsorption pad, and γ w is the mass of the unit volume of the culture solution. .

前記バクテリアを吸着した吸着材及び前記結合材の混合において、前記結合材の使用量は、前記バクテリアを吸着した吸着材の質量の0.5〜3倍であってもよい。   In the mixing of the adsorbent adsorbing the bacteria and the binder, the amount of the binder used may be 0.5 to 3 times the mass of the adsorbent adsorbing the bacteria.

本発明によると、コンクリートの耐化学性を考慮した最適なスライムを形成するバクテリア及び最適なスライムの形成条件を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the bacteria which form the optimal slime in consideration of the chemical resistance of concrete, and the optimal slime formation conditions can be provided.

また、従来のコンクリートの配合の際に、単純投入ではなくバクテリア自己栄養生存環境を形成するための最適な吸着方法を提供することができる。   In addition, it is possible to provide an optimal adsorption method for forming a bacterial self-nutrition living environment instead of simple input when blending conventional concrete.

また、バクテリア成長環境を考慮したpH8〜10水準の最適結合材の活用技術を提供することができる。   Moreover, the utilization technique of the optimal binder of pH 8-10 level which considered bacteria growth environment can be provided.

また、バクテリアの投入のための従来技術に比べて経済的であり、多量のバクテリアを容易に、かつ実質的に吸着させることを可能にする方法を提供することができる。   Moreover, it is economical compared with the prior art for introducing bacteria, and can provide a method that allows a large amount of bacteria to be easily and substantially adsorbed.

また、コンクリート下水管渠の化学的侵食に対するメカニズムと、スライムを形成するバクテリアの耐硫酸性メカニズムとを考慮した新たな概念を有し、コンクリートの耐化学性、および耐久性を向上するコーティング材に関する技術を提供することができる。   In addition, it has a new concept that considers the mechanism of chemical erosion of concrete sewer pipes and the sulfuric acid resistance mechanism of bacteria that form slime, and relates to a coating material that improves the chemical resistance and durability of concrete. Technology can be provided.

ロードバクター・カプスラタス、ロードバクター・ブラスティカス、ロードバクター・スフェロイデス、ロドシュードモナス・パルストリス、ルブリヴィヴァックス・ゲラティノススにおいて、細胞周辺にスライム(glycocalyx)膜を形成していることを示す写真である。It is a photograph which shows that the slime (glycocalyx) film | membrane is formed in the cell periphery in Rhodobacter capsulatus, Rhodobacter blasticas, Rhodobacter spheroides, Rhodopseudomonas pultris, Lubrivivax geratinos. 硫酸によるコンクリートの性能低下メカニズムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the performance degradation mechanism of the concrete by a sulfuric acid. スライムを形成したバクテリア基盤のコーティング材のメカニズムを示す模式図及び内部の微細構造のSEM分析写真である。It is the schematic diagram which shows the mechanism of the bacteria-based coating material which formed the slime, and the SEM analysis photograph of an internal fine structure. 本発明の実施例において、バクテリアの吸着のための吸着パッド(a)、および吸着パッドが浸漬された培養液筒(b)を例示的に示す模式図である。In the Example of this invention, it is a schematic diagram which shows the adsorption | suction pad (a) for adsorption | suction of a bacteria, and the culture solution cylinder (b) in which the adsorption pad was immersed. 本発明の実施例において、培養されたバクテリアの7日後の変化の様子を示す写真である。In the Example of this invention, it is a photograph which shows the mode of the change of the culture | cultivated bacteria after 7 days. 本発明の実施例において、培養されたロードバクター・カプスラタスのスライム膜の形状及び構造の顕微鏡写真である。In the Example of this invention, it is the microscope picture of the shape and structure of the slime film | membrane of the culture | cultivated Rhodobacter capsulatus. 本発明の実施例において、各培地のスライム膜を凍結乾燥して示す写真である。In the Example of this invention, it is the photograph which freeze-drys and shows the slime film | membrane of each culture medium. 本発明の実施例において、ロードバクター・カプスラタスのスライムの生成量を示すグラフである。In the Example of this invention, it is a graph which shows the production amount of slime of Rhodobacter capsulatus. 本発明の実施例において、ロードバクター・カプスラタスのスライムの構成比を示すグラフである。In the Example of this invention, it is a graph which shows the structure ratio of the slime of Rhodobacter capsulatus. 本発明の実施例において、高吸収性樹脂の表面構造を示す写真である。In the Example of this invention, it is a photograph which shows the surface structure of superabsorbent resin. 本発明の実施例において、高多孔性樹脂の表面構造を示す写真である。In the Example of this invention, it is a photograph which shows the surface structure of highly porous resin. 本発明の実施例において、膨張蛭石の表面構造を示す写真である。In the Example of this invention, it is a photograph which shows the surface structure of an expanded meteorite. 本発明の実施例において、パーライトの表面構造を示す写真である。In the Example of this invention, it is a photograph which shows the surface structure of pearlite. 本発明の実施例において、ロードバクター・カプスラタスに対する吸着材別の表面組織の観察結果を示す写真である。In the Example of this invention, it is a photograph which shows the observation result of the surface structure according to adsorbent with respect to a load bacter capsulatus. 本発明の実施例において、ロードバクター・カプスラタスに対する吸着材別の表面組織の観察結果を示す写真である。In the Example of this invention, it is a photograph which shows the observation result of the surface structure according to adsorbent with respect to a load bacter capsulatus. 本発明の実施例において、黄土基盤の結合材のX線回折分析(XRD)の結果を示すグラフである。In the Example of this invention, it is a graph which shows the result of the X-ray diffraction analysis (XRD) of the binder based on a loess. 本発明の実験例1において、硫酸5%溶液に浸漬されたコンクリートの硫酸浸透深さを測定する方法を説明する模式図及び写真である。In Experimental example 1 of this invention, it is the schematic diagram and photograph explaining the method to measure the sulfuric acid penetration depth of the concrete immersed in the sulfuric acid 5% solution. 本発明の実験例1において、コーティング材のバクテリア混入有無及び培地の種類によるX線回折分析のパターンを示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the pattern of the X-ray-diffraction analysis by the presence or absence of bacteria of a coating material, and the kind of culture medium. 本発明の実験例1において、コーティング材のバクテリア混入有無及び培地の種類によるX線回折分析のパターンを示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the pattern of the X-ray-diffraction analysis by the presence or absence of bacteria of a coating material, and the kind of culture medium. 本発明の実験例1において、コーティング材のバクテリア混入有無及び培地の種類による内部の微細構造を示す写真である。In Experimental example 1 of this invention, it is a photograph which shows the internal fine structure by the presence or absence of bacteria of a coating material, and the kind of culture medium. 本発明の実験例1において、コーティング材のバクテリア混入有無及び培地の種類による内部の微細構造を示す写真である。In Experimental example 1 of this invention, it is a photograph which shows the internal fine structure by the presence or absence of bacteria of a coating material, and the kind of culture medium. 本発明の実験例1において、第1組の硫酸浸漬による浸漬日数別の試験体の外観の状態を示す写真である。In Experimental example 1 of this invention, it is a photograph which shows the state of the external appearance of the test body according to the immersion days by the 1st set of sulfuric acid immersion. 本発明の実験例1において、第1組の硫酸浸漬による浸漬日数別の試験体の外観の状態を示す写真である。In Experimental example 1 of this invention, it is a photograph which shows the state of the external appearance of the test body according to the immersion days by the 1st set of sulfuric acid immersion. 本発明の実験例1において、第1組の硫酸浸透の深さを観察した結果を示す写真である。In Experimental example 1 of this invention, it is a photograph which shows the result of having observed the depth of the 1st set of sulfuric acid osmosis | permeation. 本発明の実験例1において、第1組のコンクリートの表面から採取した試料の反応生成物の主要回折ピークを分析した結果を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the result of having analyzed the main diffraction peak of the reaction product of the sample extract | collected from the surface of the 1st set of concrete. 本発明の実験例1において、第1組のコンクリートの表面から採取した試料の反応生成物の主要回折ピークを分析した結果を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the result of having analyzed the main diffraction peak of the reaction product of the sample extract | collected from the surface of the 1st set of concrete. 本発明の実験例1において、第1組のコンクリートの表面から採取した試料の組織構造及び化学的構成元素を分析した結果を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the result of having analyzed the structure | tissue structure and chemical constituent element of the sample extract | collected from the surface of the 1st set of concrete. 本発明の実験例1において、第1組のコンクリートの表面から採取した試料の組織構造及び化学的構成元素を分析した結果を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the result of having analyzed the structure | tissue structure and chemical constituent element of the sample extract | collected from the surface of the 1st set of concrete. 本発明の実験例1において、第1組のコンクリートの表面から採取した試料の組織構造及び化学的構成元素を分析した結果を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the result of having analyzed the structure | tissue structure and chemical constituent element of the sample extract | collected from the surface of the 1st set of concrete. 本発明の実験例1において、第1組の硫酸浸漬日数別の質量の変化を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the change of the mass according to the 1st set of sulfuric acid immersion days. 本発明の実験例1において、第1組の硫酸浸漬日数別の圧縮強度の比を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows ratio of the compressive strength according to the 1st set of sulfuric acid immersion days. 本発明の実験例1において、第1組の硫酸浸漬日数28日における試験体中央部の動弾性係数の比を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows ratio of the dynamic elastic modulus of the test body center part in the 1st set of sulfuric acid immersion days for 28 days. 本発明の実験例1において、第1組の硫酸浸漬日数28日における試験体表面部の動弾性係数の比を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the ratio of the dynamic elastic modulus of the test body surface part in the 1st set of sulfuric acid immersion days for 28 days. 本発明の実験例1において、第2組の硫酸浸漬による浸漬日数別の試験体の外観の状態を示す写真である。In Experimental example 1 of this invention, it is a photograph which shows the state of the external appearance of the test body according to the immersion days by the 2nd set of sulfuric acid immersion. 本発明の実験例1において、第2組の硫酸浸漬による浸漬日数別の試験体の外観の状態を示す写真である。In Experimental example 1 of this invention, it is a photograph which shows the state of the external appearance of the test body according to the immersion days by the 2nd set of sulfuric acid immersion. 本発明の実験例1において、第2組の硫酸の浸透深さを観察した結果を示す写真である。In Experimental example 1 of this invention, it is a photograph which shows the result of having observed the penetration depth of the 2nd set of sulfuric acid. 本発明の実験例1において、第2組のコンクリートの表面から採取した試料の反応生成物の主要回折ピークを分析した結果を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the result of having analyzed the main diffraction peak of the reaction product of the sample extract | collected from the surface of the 2nd set of concrete. 本発明の実験例1において、第2組のコンクリートの表面から採取した試料の反応生成物の主要回折ピークを分析した結果を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the result of having analyzed the main diffraction peak of the reaction product of the sample extract | collected from the surface of the 2nd set of concrete. 本発明の実験例1において、第2組のコンクリートの表面から採取した試料の組織構造及び化学的構成元素を分析した結果を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the result of having analyzed the structure | tissue structure and chemical constituent element of the sample extract | collected from the surface of the 2nd set of concrete. 本発明の実験例1において、第2組のコンクリートの表面から採取した試料の組織構造及び化学的構成元素を分析した結果を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the result of having analyzed the structure | tissue structure and chemical constituent element of the sample extract | collected from the surface of the 2nd set of concrete. 本発明の実験例1において、第2組の硫酸浸漬日数別の質量の変化を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the change of the mass according to the 2nd set of sulfuric acid immersion days. 本発明の実験例1において、第2組の硫酸浸漬による浸漬日数別の圧縮強度の比を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows ratio of the compressive strength according to the immersion days by the 2nd set of sulfuric acid immersion. 本発明の実験例1において、第2組の硫酸浸漬日数28日における試験体中央部の動弾性係数の比を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the ratio of the dynamic elastic modulus of the test body center part in the 2nd set of sulfuric acid immersion days 28 days. 本発明の実験例1において、第2組の硫酸浸漬日数28日における試験体表面部の動弾性係数の比を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the ratio of the dynamic elastic modulus of the test piece surface part in the 2nd sulfuric acid immersion days 28 days. 本発明の実験例1において、第3組の硫酸浸漬による浸漬日数別の試験体の外観の状態を示す写真である。In Experimental example 1 of this invention, it is a photograph which shows the state of the external appearance of the test body according to the immersion days by the 3rd set of sulfuric acid immersion. 本発明の実験例1において、第3組の硫酸浸漬による浸漬日数別の試験体の外観の状態を示す写真である。In Experimental example 1 of this invention, it is a photograph which shows the state of the external appearance of the test body according to the immersion days by the 3rd set of sulfuric acid immersion. 本発明の実験例1において、第3組の硫酸の浸透深さを観察した結果を示す写真である。In Experimental example 1 of this invention, it is a photograph which shows the result of having observed the penetration depth of the 3rd set of sulfuric acid. 本発明の実験例1において、第3組のコンクリートの表面から採取した試料の反応生成物の主要回折ピークを分析した結果を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the result of having analyzed the main diffraction peak of the reaction product of the sample extract | collected from the surface of the 3rd set of concrete. 本発明の実験例1において、第3組のコンクリートの表面から採取した試料の反応生成物の主要回折ピークを分析した結果を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the result of having analyzed the main diffraction peak of the reaction product of the sample extract | collected from the surface of the 3rd set of concrete. 本発明の実験例1において、第3組のコンクリートの表面から採取した試料の組織構造及び化学的構成元素を分析した結果を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the result of having analyzed the structure | tissue structure and chemical constituent element of the sample extract | collected from the surface of the 3rd set of concrete. 本発明の実験例1において、第3組のコンクリートの表面から採取した試料の組織構造及び化学的構成元素を分析した結果を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the result of having analyzed the structure | tissue structure and chemical constituent element of the sample extract | collected from the surface of the 3rd set of concrete. 本発明の実験例1において、第3組の硫酸浸漬日数別の質量の変化を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the change of the mass according to the 3rd set of sulfuric acid immersion days. 本発明の実験例1において、第3組の硫酸浸漬による浸漬日数別の圧縮強度の比を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows ratio of the compressive strength according to the immersion days by the 3rd set of sulfuric acid immersion. 本発明の実験例1において、第3組の硫酸浸漬日数28日における試験体中央部の動弾性係数の比を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows ratio of the dynamic elastic modulus of the test body center part in the 3rd set of sulfuric acid immersion days for 28 days. 本発明の実験例1において、第3組の硫酸浸漬日数28日における試験体表面部の動弾性係数の比を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows ratio of the dynamic elastic modulus of the test body surface part in the sulfuric acid immersion day of the 3rd group of 28 days. 本発明の実験例1において、従来技術との比較にて、硫酸浸漬による試験体の浸漬日数別の外観の状態を示す写真である。In Experimental example 1 of this invention, it is a photograph which shows the state of the external appearance according to the immersion days of the test body by sulfuric acid immersion in comparison with a prior art. 本発明の実験例1において、従来技術との比較にて、硫酸浸漬日数別の質量の変化を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the change of the mass according to the sulfuric acid immersion days in comparison with a prior art. 本発明の実験例1において、従来技術との比較にて、硫酸浸漬による浸漬日数別の圧縮強度の比を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows ratio of the compressive strength according to the immersion days by sulfuric acid immersion in comparison with a prior art. 本発明の実験例1において、従来技術との比較にて、硫酸浸漬日数28日における試験体中央部の動弾性係数の比を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows the ratio of the dynamic elastic modulus of the test body center part in the sulfuric acid immersion days 28 days compared with a prior art. 本発明の実験例1において、従来技術との比較にて、硫酸浸漬日数28日における試験体表面部の動弾性係数の比を示すグラフである。In Experimental example 1 of this invention, it is a graph which shows ratio of the dynamic elasticity coefficient of the test body surface part in a sulfuric acid immersion 28 days in comparison with a prior art. 本発明の実験例2において、硫酸浸漬による試験体の浸漬日数別の外観の状態を示すグラフである。In Experimental example 2 of this invention, it is a graph which shows the state of the external appearance according to the immersion days of the test body by sulfuric acid immersion. 本発明の実験例2において、浸漬材齢による試験体の圧縮強度の変化を示すグラフである。In Experimental example 2 of this invention, it is a graph which shows the change of the compressive strength of the test body by immersion material age. 本発明の実験例2において、浸漬材齢による試験体の質量の変化を示すグラフである。In Experimental example 2 of this invention, it is a graph which shows the change of the mass of the test body by immersion material age. 本発明の実験例2において、硫酸5%水溶液の浸漬28日以降におけるバクテリアの吸着性を評価するための微細構造の分析結果を示す写真である。In Experimental example 2 of this invention, it is a photograph which shows the analysis result of the fine structure for evaluating the adsorptivity of bacteria after 28 days immersion in 5% sulfuric acid aqueous solution. 本発明の実験例3において、浸漬材齢による試験体の質量の変化を示すグラフである。In Experimental example 3 of this invention, it is a graph which shows the change of the mass of the test body by immersion material age. 本発明の実験例3において、浸漬材齢による試験体の圧縮強度の変化を示すグラフである。In Experimental example 3 of this invention, it is a graph which shows the change of the compressive strength of the test body by immersion material age. 本発明の実験例4において、浸漬材齢7日後に採取されたコーティング材表面の試料を培地に再接種(継代培養)し、群落(コロニー)の形成を確認した結果を示す写真である。In Experimental example 4 of this invention, it is a photograph which shows the result of having confirmed the formation of the colony (colonization) by re-inoculating the culture medium surface sample extract | collected 7 days after the immersion material age to the culture medium. 本発明の実験例4において、マグネシア−リン酸塩複合体の造成による試験体の圧縮強度及びpHの測定結果を示すフグラフである。In Experimental example 4 of this invention, it is a graph which shows the measurement result of the compressive strength and pH of a test body by creation of a magnesia-phosphate complex. 本発明の実験例4において、リン酸塩の種類による圧縮強度及びpHの測定結果を示すグラフである。In Experimental example 4 of this invention, it is a graph which shows the measurement result of the compressive strength and pH by the kind of phosphate.

以下、実施例を介して本発明を詳細に説明する。ただし、本明細書及び特許請求の範囲に使用された用語および単語は、通常的または辞書的な意味に限定して理解されてはならない。これらの用語および単語は、発明者は自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義するという原則に立脚して、本発明の技術的思想に符合する意味および概念で理解されるべきである。また、本明細書に記載された実施例の構成は、本発明の最も好ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないため、本出願時点においてこれらを代替可能な多様な均等物および変形例が存在し得ることを理解すべきである。   Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. However, the terms and words used in this specification and claims should not be understood to be limited to ordinary or lexical meanings. These terms and words are based on the principle that the inventor appropriately defines the concept of terms in order to describe their invention in the best way, and have the meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention. Should be understood. In addition, the configuration of the embodiment described in the present specification is only the most preferable embodiment of the present invention, and does not represent the technical idea of the present invention. It should be understood that various equivalents and variations can exist.

本発明は、コンクリート保護用素材の技術に関するものであり、より詳しくは、バクテリアスライム基盤のコンクリート保護コーティング材に関する。なお、本発明は、韓国国土交通部の建設技術研究事業の研究費支援によって行われた研究から導出されたものである。   The present invention relates to a technology for concrete protecting material, and more particularly, to a bacterial protective lime-based concrete protective coating material. The present invention is derived from research conducted with the support of research funds of the construction technology research project of the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism.

本発明は、スライムを形成するバクテリアを吸着した吸着材及び結合材を含むコーティング材を開示する。また、前記コーティング材は、スライムを形成するバクテリアを培養してスライムを形成するステップと、前記スライムを形成したバクテリアを固定するために、吸着材を用いて前記スライムを形成したバクテリアを吸着するステップと、前記バクテリアが吸着された吸着材を結合材と混合するステップと、を含む製造方法によって製造される。   The present invention discloses a coating material comprising an adsorbent adsorbing bacteria that form slime and a binder. The coating material includes a step of culturing bacteria forming slime to form slime, and a step of adsorbing bacteria forming the slime using an adsorbent in order to fix the bacteria forming the slime. And a step of mixing the adsorbent on which the bacteria have been adsorbed with a binder.

本発明で使用可能なバクテリアとしては、スライムを形成可能なバクテリアであれば特に限定されないが、例えば、ロードバクター・カプスラタス(Rhodobacter capsulatus)、ロードバクター・ブラスティカス(Rhodobacter blasticus)、ロードバクター・スフェロイデス(Rhodobacter sphaeroides)、ロドシュードモナス・パルストリス(Rhodopseudomonas palustris)、ルブリヴィヴァックス・ゲラティノスス(Rubrivivax gelatinosus)、紅色硫黄細菌(Purple sulfur bacteria)、緑色硫黄細菌(Green sulfur bacteria)、ロドシュードモナス・パルストリス(Bacillus thuringiensis)、バチルス・チューリンゲンシス、及びバチルス・サブチリス(Bacillus subtilis)など(以上、国家指定研究所内の微生物拠点センターで保有)を使用することができる。ロードバクター・カプスラタスの場合、好気性及び嫌気性条件の両方で成長活動が可能である。例えば、チョン・チョンファ(2010)は、下水・廃水処理施設物の窒素およびリンを除去するためにロードバクター・カプスラタスを使用している。   Bacteria that can be used in the present invention are not particularly limited as long as they are capable of forming slime. Rhodobacter sphaeroides), Rhodopseudomonas palustris, Lubrivivax geratinosus, Rubrivivax gerbinosulfur bacterium, Purple sulfur bacterium, Purple sulfur bacterium Bacillus thuringiensis), it is possible to use Bacillus thuringiensis, and Bacillus subtilis (Bacillus subtilis), such as (or more, the holdings) in a microorganism base center in the nation designated Institute. In the case of Rhodobacter capsulatas, growth activity is possible under both aerobic and anaerobic conditions. For example, Chung Chunhwa (2010) uses Roadbacter Capsulatus to remove nitrogen and phosphorus in sewage / wastewater treatment facility.

図1では、ロードバクター・カプスラタス、ロードバクター・ブラスティカス、ロードバクター・スフェロイデス、ロドシュードモナス・パルストリス、及びルブリヴィヴァックス・ゲラティノススが、細胞周辺にスライム(glycoclayx)膜を形成していることを示している。   FIG. 1 shows that Rhodobacter capsulatus, Rhodobacter blastus, Rhodobacter spheroides, Rhodes pseudomonas pultris, and Lubrivivax geratinos form a glycoclayx membrane around the cell. ing.

本発明によるコーティング材は、コンクリート構造体の表面の化学的侵食を防止するために使用されるが、以下では、一例として硫酸によるコンクリートの性能低下メカニズム、およびスライムバクテリア基板のコーティング材のメカニズムについて説明する。   The coating material according to the present invention is used to prevent chemical erosion of the surface of a concrete structure. Hereinafter, as an example, a mechanism for degrading the performance of concrete due to sulfuric acid and a mechanism for the coating material of a slime bacteria substrate will be described. To do.

図2は、硫酸によるコンクリートの性能低下メカニズムを示す模式図である。   FIG. 2 is a schematic diagram showing a mechanism for lowering the performance of concrete due to sulfuric acid.

図2を参照すると、硫酸環境に露出したコンクリートの腐食段階は大きく3段階に区分される。第1段階では、汚水・廃水に含まれた有機化合物のうち、硫酸イオン(SO 2−)が硫還元細菌(SRB:Sulfate Reducing Bacteria)によって硫化水素(HS)へ変換され、これが硫酸化細菌によって酸化されて硫酸(HSO)になる(下記反応式1を参照)。第2段階では、生成された硫酸と、セメント成分である水酸化カルシウム(Ca(OH))とが反応して二水石膏(CaSO・2HO)を生成する(下記反応式2を参照)。第3段階では、生成された二水石膏と、アルミン酸三カルシウム(C3A)とが反応してエトリンガイト(Ettringite)を生成する(下記反応式3を参照)。このようにしてセメント水和物と反応して生成されたエトリンガイト、および二水石膏(Gypsum)は、コンクリートの膨張及び軟化作用を起こすため、組織構造の破壊及び亀裂を発生させる。 Referring to FIG. 2, the corrosion stage of concrete exposed to a sulfuric acid environment is roughly divided into three stages. In the first stage, among organic compounds contained in sewage / wastewater, sulfate ions (SO 4 2− ) are converted into hydrogen sulfide (H 2 S) by sulfate reducing bacteria (SRB), which is sulfate. Oxidized by hydrophilizing bacteria into sulfuric acid (H 2 SO 4 ) (see reaction formula 1 below). In the second stage, the produced sulfuric acid reacts with calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), which is a cement component, to produce dihydrate gypsum (CaSO 4 .2H 2 O) (reaction formula 2 below). reference). In the third stage, the produced dihydrate gypsum and tricalcium aluminate (C3A) react to produce ettringite (see the following reaction formula 3). Ettringite and dihydric gypsum (Gypsum) produced by reacting with cement hydrate in this way cause the expansion and softening action of concrete, thereby causing destruction and cracking of the structure.

[反応式1]
S+2O→HSO
[反応式2]
Ca(OH)+HSO→CaSO・2H
[反応式3]
CaSO+3CaOAl+26HO→CaOAl・3CaSO・32H
[Reaction Formula 1]
H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4
[Reaction Formula 2]
Ca (OH) 2 + H 2 SO 4 → CaSO 4 .2H 2 O
[Reaction Formula 3]
CaSO 4 + 3CaO 3 Al 2 O 3 + 26H 2 O → CaO 3 Al 2 O 3 .3CaSO 4 .32H 2 O

図3は、スライムを形成したバクテリア基盤のコーティング材のメカニズムを示す模式図及びコーティング材内部の微細構造のSEM分析写真である。   FIG. 3 is a schematic diagram showing the mechanism of a bacteria-based coating material in which slime is formed, and an SEM analysis photograph of the fine structure inside the coating material.

図3を参照すると、スライムを形成するバクテリア(Rhodobacter capsulatus)は、物質代謝を介して細胞の周辺にスライム(Glycoclayx)を形成し、これによってイオン交換の表面の体積が拡張し、微生物の集落(Colony)及び群集形態を示す。このようなバクテリアの特性は、周辺環境からカルシウムを含む多様なイオン(水中に溶解された珪素、マグネシウムなどの元素)を誘引する。コーティング材の内部に形成されたシリカ成分(SiO)、および少量の炭酸カルシウム(CaCO)は、無機物および有機物が結合されて合成された鉱物であって、純粋化学的概念の析出ではなく微生物の物質代謝作用が伴う生化学的概念の析出反応である(Kim(2009))。このように形成されたスライム膜によってコーティングの内部組織は緻密になり透水性が低くなるため、硫酸塩のような有害物質が外部から侵入することを防止する。更に、コーティング材の内部に硫酸塩が浸透した場合でも、コーティング材の内部に形成されたシリカ成分(SiO)などの有機・無機系鉱物は、微細な粒子となり内部空隙を充填し、かつ材齢が増加することでポゾラン反応によって内部組織が緻密となるため、耐久性能を増進するのに効果的である。よって、バクテリアの種特異性および培地(酵素)は鉱物決定の特徴を決定し、コーティング材の耐久性及び緻密性の向上に、バクテリアの種特異性および培地(酵素)効果を与えると判断される。 Referring to FIG. 3, a slime-forming bacterium (Rhodobacter capsulatus) forms a slime (Glycoclayx) around the cell through substance metabolism, thereby expanding the surface volume of ion exchange, and a colony of microorganisms ( Colony) and community morphology. Such bacterial characteristics attract various ions including calcium (elements such as silicon and magnesium dissolved in water) from the surrounding environment. The silica component (SiO 2 ) and a small amount of calcium carbonate (CaCO 3 ) formed inside the coating material are minerals synthesized by combining inorganic and organic substances, and are microorganisms instead of pure chemical concept precipitation. It is a precipitation reaction of the biochemical concept accompanied by the substance metabolism action (Kim (2009)). The slime film formed in this way makes the internal structure of the coating dense and lowers water permeability, thus preventing harmful substances such as sulfate from entering from the outside. Further, even when sulfate penetrates into the coating material, the organic / inorganic mineral such as silica component (SiO 2 ) formed inside the coating material becomes fine particles and fills the internal voids, and the material As the age increases, the internal structure becomes dense due to the pozzolanic reaction, which is effective in enhancing the durability. Therefore, the bacterial species specificity and medium (enzyme) determine the characteristics of mineral determination, and it is judged that the bacterial species specificity and medium (enzyme) effect are given to improve the durability and compactness of the coating material. .

一方、前記バクテリアのうち紅色黄細菌及び緑色黄細菌の場合、硫化水素を電子供与体(electron donor)として使用することで、嫌気または通性嫌気の条件で硫化水素を分解することができるため更に有利に採用される。ロードバクター・カプスラタスの場合、ロードバクター・カプスラタスは、下水・廃水処理施設物の窒素およびリンを除去するために使用されるバクテリアであるため、これによってスライムバクテリア基盤のコーティング材に自己浄化機能をも付与することができる。   On the other hand, among the bacteria, red yellow bacteria and green yellow bacteria, hydrogen sulfide can be decomposed under anaerobic or facultative anaerobic conditions by using hydrogen sulfide as an electron donor. Adopted advantageously. In the case of Rhodobacter capsulatus, since it is a bacterium used to remove nitrogen and phosphorus in sewage and wastewater treatment facilities, this also provides a self-cleaning function for slime bacteria-based coating materials. Can be granted.

本発明では、前記バクテリアの最適培養環境を造成するために、特殊な培地造成に関して研究した結果に基づいて、バクテリアの特性に応じて接種培養の際に効率が良好となる最適な培地造成および培養条件を提示する。   In the present invention, in order to create an optimum culture environment for the bacteria, based on the results of research on the creation of a special medium, the optimum medium creation and culture that is efficient in inoculation culture according to the characteristics of the bacteria Present the conditions.

詳しくは、前記ロードバクター・カプスラタス、ロードバクター・ブラスティカス、ロードバクター・スフェロイデス、ロドシュードモナス・パルストリス、ルブリヴィヴァックス・ゲラティノスス、紅色硫黄細菌及び緑色硫黄細菌は、精製水1Lを基準に酵母抽出物(Yeast extract)0.1〜5g、ジソジウムサクシネートヘキサハイドレート(Disodium succinate hexahydrate)1〜50g、無水エタノール(Absolute ethanol)0.1〜5mL、クエン酸鉄溶液(Ferric citrate solution)0.1〜5mL、リン酸二水素カリウム(KHPO)0.1〜5g、硫酸マグネシウム七水和物(MgSO・7HO)0.1〜5g、塩化ナトリウム(NaCl)0.1〜5g、塩化アンモニウム(NHCl)0.1〜5g、及び塩化カルシウム二水和物(CaCl・2HO)0.01〜0.5gを含む培地でpH5〜9の条件で培養されることが好ましく、酵母抽出物0.5〜2g、ジソジウムサクシネートヘキサハイドレート5〜20g、無水エタノール0.2〜1mL、クエン酸鉄溶液0.5〜2mL、リン酸二水素カリウム0.2〜1g、硫酸マグネシウム七水和物0.2〜1g、塩化ナトリウム0.2〜1g、塩化アンモニウム0.2〜1g、及び塩化カルシウム二水和物0.02〜0.1gを含む培地でpH6〜8の条件で培養されることがより好ましい。 Specifically, Rhodebacter capsulatus, Rhodobacter blasticas, Rhodobacter spheroides, Rhodes pseudomonas pultris, Lubrivivax geratinos, red sulfur bacteria and green sulfur bacteria are based on 1 L of purified water. (Yeast extract) 0.1 to 5 g, disodium succinate hexahydrate 1 to 50 g, absolute ethanol 0.1 to 5 mL, ferric citrate solution 0.1 -5 mL, potassium dihydrogen phosphate (KH 2 PO 4 ) 0.1-5 g, magnesium sulfate heptahydrate (MgSO 4 .7H 2 O) 0.1-5 g, sodium chloride PH 5 in a medium containing 0.1-5 g of sodium chloride (NaCl), 0.1-5 g of ammonium chloride (NH 4 Cl), and 0.01-0.5 g of calcium chloride dihydrate (CaCl 2 .2H 2 O). It is preferable to culture | cultivate on the conditions of ~ 9, yeast extract 0.5-2g, disodium succinate hexahydrate 5-20g, absolute ethanol 0.2-1mL, iron citrate solution 0.5-2mL, Potassium dihydrogen phosphate 0.2-1 g, magnesium sulfate heptahydrate 0.2-1 g, sodium chloride 0.2-1 g, ammonium chloride 0.2-1 g, and calcium chloride dihydrate 0.02- More preferably, the medium is cultured in a medium containing 0.1 g under conditions of pH 6-8.

また、前記バチルス・チューリンゲンシス及びバチルス・サブチリスは、精製水1Lを基準に動物組織のペプシン消化物(Peptic digest of animal tissue)1〜10g、酵母抽出物0.5〜3g、塩化ナトリウム(Sodium chloride)1〜10g及び牛肉抽出物(Beef extract)0.5〜3gを含む培地でpH4〜10の条件で培養されることが好ましく、動物組織のペプシン消化物3〜7g、酵母抽出物1〜2g、塩化ナトリウム3〜7g及び牛肉抽出物1〜2gを含む培地でpH6〜8の条件で培養されることがより好ましい。   In addition, the Bacillus thuringiensis and Bacillus subtilis are based on 1 L of purified water, 1-10 g of pepsin digest of animal tissues (Peptic digest of animal tissue), 0.5-3 g of yeast extract, sodium chloride (Sodium Chloride) ) It is preferably cultured in a medium containing 1 to 10 g and beef extract 0.5 to 3 g under conditions of pH 4 to 10, 3 to 7 g of pepsin digest of animal tissue, and 1 to 2 g of yeast extract. More preferably, the culture is performed in a medium containing 3 to 7 g of sodium chloride and 1 to 2 g of beef extract under conditions of pH 6 to 8.

この際、前記培養に使用される炭素源は、マルトース(Maltose)、デキストロース(Dextrose)及びフルクトース(Fuctose)が使用され、マルトース、デキストロース及びフルクトースは、培地質量に対して0.1〜1%の割合で使用されるが、バクテリアの成長速度及びスライムの精製量を考慮すると、好ましくはマルトースが0.2〜0.5%の割合で使用される。   At this time, maltose, dextrose, and fructose are used as the carbon source for the culture, and maltose, dextrose, and fructose are 0.1 to 1% based on the mass of the medium. Although it is used in proportion, maltose is preferably used in a proportion of 0.2 to 0.5% in consideration of the growth rate of bacteria and the amount of purified slime.

本発明において、スライムを形成可能なバクテリアを吸着するための材料としては多孔性の陽イオン交換能力が優秀な素材が使用されるが、好ましくは高多孔性樹脂、膨張蛭石、パーライト、珪藻土などが使用される。   In the present invention, a material having excellent porous cation exchange ability is used as a material for adsorbing bacteria capable of forming slime, and preferably a highly porous resin, expanded meteorite, pearlite, diatomaceous earth, etc. Is used.

バクテリアをコンクリート製造環境に使用する場合、バクテリアを単純に使用すると、コンクリートの硬化後、水分がないため、バクテリアは成長が鈍化するか死滅してしまう。硬化したコンクリートの内部でもバクテリアが成長可能な環境を造成するために、本発明では無数な気孔による多孔質構造(有効水分率40体積%以上及び空隙率50%以上)を有し、優れた水分吸収力および保湿力を有する材料を使用してバクテリアを吸着して使用する。   When bacteria are used in a concrete production environment, if the bacteria are simply used, the bacteria will slow down or die after the concrete has hardened due to the absence of moisture. In order to create an environment in which bacteria can grow even inside hardened concrete, the present invention has a porous structure with an infinite number of pores (effective moisture content of 40% by volume or more and porosity of 50% or more), and excellent moisture content. Bacteria are adsorbed and used using a material having absorption and moisture retention.

本発明で提示された前記バクテリア吸着材料は、材料の表面に存在する交換性陽イオン(Mg2+、Ca2+など)によって有機物を吸着する性質があり、バクテリア及びバクテリア成長に必要な有機性栄養分(培地成分)を吸収する。また、pHが6〜9であり、バクテリアが成長するための最適な環境を製造するのに最も理想的な材料である。 The bacteria-adsorbing material presented in the present invention has a property of adsorbing organic substances by exchangeable cations (Mg 2+ , Ca 2+, etc.) present on the surface of the material, and organic nutrients necessary for bacteria and bacterial growth ( Absorb medium components). Moreover, pH is 6-9, and it is the most ideal material for producing the optimal environment for bacteria to grow.

前記吸着材を利用したバクテリアの吸着には浸漬工程が利用される。ここで、バクテリアの最適吸収効率のための浸漬条件について、前記吸着の際に使用される前記スライムを形成したバクテリアの前記吸着材に対する混入量は、バクテリア培養液の質量を基準にして、前記吸着材が前記高吸収性樹脂または高多孔性樹脂である場合、50〜200倍であることが好ましく、100〜150倍であることがより好ましく、前記吸着材が前記膨張蛭石、パーライトまたは珪藻土である場合、50〜20倍であることが好ましく、10〜15倍であることがより好ましい。また、バクテリア培養液に吸着材を浸漬してから湿度40〜80%及び温度5〜40℃の条件で1〜10日間保管することが好ましく、浸漬後湿度50〜70%及び10〜30%の条件で2〜5日間保管することがより好ましい。   An immersion process is used for the adsorption of bacteria using the adsorbent. Here, regarding the immersion conditions for the optimum absorption efficiency of bacteria, the amount of the bacteria that have formed the slime used in the adsorption to the adsorbent is based on the mass of the bacterial culture solution. When the material is the superabsorbent resin or the highly porous resin, it is preferably 50 to 200 times, more preferably 100 to 150 times, and the adsorbent material is the expanded meteorite, pearlite, or diatomaceous earth. In some cases, it is preferably 50 to 20 times, and more preferably 10 to 15 times. In addition, it is preferable to store the adsorbent in a bacterial culture solution for 1 to 10 days under conditions of a humidity of 40 to 80% and a temperature of 5 to 40 ° C., and the humidity after immersion is 50 to 70% and 10 to 30%. It is more preferable to store for 2 to 5 days under conditions.

一方、前記吸着材は比重が1.0未満であるため培養液に浸漬すると浮遊する。よって、本発明ではバクテリアの効果的な吸着方法を考慮し、図4にバクテリアを吸着するための吸着パッド(a)と吸着パッドが浸漬された培養液筒(b)を例示的に示した。   On the other hand, since the specific gravity of the adsorbent is less than 1.0, it floats when immersed in a culture solution. Therefore, in the present invention, considering an effective adsorption method of bacteria, FIG. 4 shows an adsorption pad (a) for adsorbing bacteria and a culture liquid tube (b) in which the adsorption pad is immersed.

図4を参照すると、開閉型クリップ110を介して吸着材を投入及び排出する。複数の吸着パッド120を使用する際、連結用鋼棒130を利用して各吸着パッド120を連結し、吸着パッド120が一定間隔を維持しながら浮遊するように平衡錐140が最下端の吸着パッド120に連結される。なお、図4では、他の構成として、他のバクテリアによる汚染を防止するためのねじ式の開閉蓋150、ねじ式開口部160及び環状ピン170などを図示している。   Referring to FIG. 4, the adsorbent is charged and discharged through the open / close type clip 110. When using a plurality of suction pads 120, the suction pads 120 are connected using the connecting steel rods 130, and the balance cone 140 is the lowest suction pad so that the suction pads 120 float while maintaining a certain interval. 120. In FIG. 4, as another configuration, a screw-type opening / closing lid 150, a screw-type opening 160, an annular pin 170 and the like for preventing contamination by other bacteria are illustrated.

膨張蛭石などの吸着材を入れるメッシュ状の吸着パッドは、アルミニウムなどの鋼材を利用して製作することが好ましい。メッシュのサイズは使用される吸着材の粒度サイズを考慮して決定され、好ましくは使用可能な吸着材及びバクテリアの種類を考慮して、メッシュサイズは100μm〜5mmであり、メッシュ状の吸着パッドの厚さは0.5〜50mmの範囲のものを使用してもよく、好ましくはメッシュのサイズは300μm〜3mmであり、メッシュ状の吸着パッドの厚さは1〜30mmの範囲のものを使用してもよく、より好ましくはメッシュのサイズは500μm〜1mmであり、メッシュ状の吸着パッドの厚さは2〜10mm範囲のものを使用してもよい。   It is preferable that the mesh-like adsorption pad for containing an adsorbent such as expanded meteorite is manufactured using a steel material such as aluminum. The size of the mesh is determined in consideration of the particle size of the adsorbent used. Preferably, the mesh size is 100 μm to 5 mm in consideration of the usable adsorbent and the type of bacteria. Thicknesses in the range of 0.5 to 50 mm may be used, preferably the mesh size is 300 μm to 3 mm, and the mesh-like suction pad thickness is in the range of 1 to 30 mm. More preferably, the size of the mesh is 500 μm to 1 mm, and the thickness of the mesh-like suction pad may be 2 to 10 mm.

メッシュ状の吸着パッドの長さ及び幅は培養液筒の直径によって変化する。メッシュ状の吸着パッドには吸着材の投入および排出を自由にするように開閉型クリップが形成され、固定のために環状ピンが設置される。メッシュ状の吸着パッドはアルミニウムなどの鋼棒を利用して互いに連結される。また、メッシュ状の吸着パッドの最下部層には浮遊を防止するための平衡錐が設置される。浸漬深さを設計するための平衡錐の重さは下記数学式1から決定される。   The length and width of the mesh-like adsorption pad vary depending on the diameter of the culture tube. The mesh-shaped suction pad is formed with an openable / closable clip so as to freely input and discharge the adsorbent, and an annular pin is installed for fixing. The mesh-like suction pads are connected to each other using a steel rod such as aluminum. In addition, a balance cone for preventing floating is installed in the lowermost layer of the mesh-like suction pad. The weight of the balance cone for designing the immersion depth is determined from Equation 1 below.

数学式1において、dは吸着パッドの浸漬深さ、Wは積載荷重、Wは固定荷重、L及びBは吸着パッドの長さ及び幅であり、γは培養液の単位容積の質量である。目標浸漬深さdを設定するための要素のうち、固定荷重Wは吸着パッドの体積及び比重に応じて設定されるため、平衡錐を用いて積載荷重Wを流動的に変化させることで目標浸漬深さを確保する。 In Mathematical Formula 1, d is the immersion pad immersion depth, W L is the loading load, W S is the fixed load, L and B are the length and width of the adsorption pad, and γ w is the mass of the unit volume of the culture solution. It is. Among the elements for setting the target immersion depth d, a fixed load W S is to be set according to the volume and specific gravity of the suction pad, by fluidly changed live load W L with balanced cone Ensure target immersion depth.

このように、本発明における吸着材を利用したバクテリアの吸着は、メッシュ状の吸着パッド120に吸着材を投入して、吸着パッド120をバクテリアの培養液の中に浮遊させて行われるようにし、吸着パッド120に含まれた吸着材が培養液の水深の中間部で浮遊することで、バクテリア及び有機性栄養分(培地成分)を均一に吸着するようにする。   Thus, the adsorption of bacteria using the adsorbent in the present invention is performed by putting the adsorbent into the mesh-shaped adsorption pad 120 and floating the adsorption pad 120 in the bacterial culture solution, The adsorbent contained in the adsorption pad 120 floats in the middle part of the depth of the culture solution so as to uniformly adsorb bacteria and organic nutrients (medium components).

前記吸着材を利用してバクテリアを吸着した後、バクテリアが吸着された吸着材を結合材と混合することで最終コーティング材が製造される。   After adsorbing bacteria using the adsorbent, the adsorbent adsorbed with bacteria is mixed with a binder to produce a final coating material.

前記結合材としては、特にコンクリート下水管渠の化学的侵食に対するメカニズム、およびスライムを形成するバクテリアの耐硫酸性メカニズムを考慮すると、黄土基盤の結合材、α−半水石膏、高炉スラグ、フライアッシュ、普通ポートランドセメント及びマグネシア−リン酸塩結合材が使用されてもよく、好ましくは黄土基盤の結合材、α−半水石膏またはマグネシア−リン酸塩結合材が使用されてもよく、バクテリアの持続成長を更に考慮すると、最も好ましくはマグネシア−リン酸塩結合材が使用されてもよい。   As the binder, especially considering the mechanism against chemical erosion of concrete sewer pipes and the sulfate resistance mechanism of bacteria forming slime, loess-based binder, α-hemihydrate gypsum, blast furnace slag, fly ash Ordinary Portland cement and magnesia-phosphate binder may be used, preferably loess-based binder, α-hemihydrate gypsum or magnesia-phosphate binder may be used, In view of further sustainable growth, most preferably a magnesia-phosphate binder may be used.

前記マグネシア−リン酸塩結合材は、酸化マグネシウム(MgO)とリン酸塩(PO )との反応によってマグネシア−リン酸塩複合体が形成されて硬化される特性を示す。マグネシア−リン酸塩結合材のpH及び強度発現特性は、酸化マグネシウムとリン酸塩との配合割合に最も大きい影響を受ける。また、混和材多量置換セメント(セメント10〜20%)は長期的にpHの低減を期待することができ、所要圧縮強度(付着強度)の発現も可能である。よって、バクテリアの持続的成長のための適正pH(8〜10)を維持し、コンクリート構造体との所要付着強度を確保する結合体としては、マグネシア−リン酸塩複合体をコーティング材の主要結合材として利用することが好ましい。 The magnesia-phosphate binder exhibits a property that a magnesia-phosphate complex is formed and cured by reaction of magnesium oxide (MgO) and phosphate (PO 4 ). The pH and strength development characteristics of the magnesia-phosphate binder are most affected by the blending ratio of magnesium oxide and phosphate. In addition, a large amount of admixture-replacement cement (cement 10 to 20%) can be expected to reduce pH over the long term, and the required compressive strength (adhesion strength) can also be exhibited. Therefore, magnesia-phosphate complex is the main bond of the coating material as the bond that maintains the appropriate pH (8-10) for the sustainable growth of bacteria and ensures the required adhesion strength with the concrete structure. It is preferable to use it as a material.

一方、コーティング材の効率性および接着強度は、それぞれバクテリアの混入及び成長率と結合材の強度及び量によって決定されるため、バクテリアを含む吸着材および結合材、ならびに細骨材(必要時)の混合割合は、コーティング材の性能を決定する非常に重要な要素である。特に、結合材の凝結時間は下水管渠のコーティング施工で最も重要な性能のうちの一つであるためこれを考慮すべきである。よって、所要性能(フロー、圧縮強度及び耐硫酸性など)に対するコーティング材の構成要素の配合設計が非常に重要である。   On the other hand, the efficiency and adhesive strength of the coating material are determined by the contamination and growth rate of bacteria and the strength and amount of the binding material, respectively, so that the adsorbent and binding material containing bacteria, and the fine aggregate (when necessary) The mixing ratio is a very important factor that determines the performance of the coating material. In particular, the setting time of the binder should be considered because it is one of the most important performances in sewage pipe coating. Therefore, the composition design of the components of the coating material for the required performance (flow, compressive strength, sulfuric acid resistance, etc.) is very important.

ここで、前記バクテリアが吸着された吸着材および前記結合材の混合における結合材の使用量は、前記結合材が黄土基盤の結合材である場合、バクテリアが吸着された吸着材の質量の0.5〜3倍であることが好ましく、1〜1.5倍であることがより好ましく、前記結合材がα−半水石膏、高炉スラグ、フライアッシュ、普通ポートランドセメントまたはマグネシア−リン酸塩結合材である場合、バクテリアが吸着された吸着材の質量の0.5〜3倍であることが好ましく、1.5〜2.5倍であることがより好ましい。   Here, the amount of the binder used in mixing the adsorbent on which the bacteria are adsorbed and the binder is 0. 0% of the mass of the adsorbent on which the bacteria are adsorbed when the binder is a loess-based binder. It is preferably 5 to 3 times, more preferably 1 to 1.5 times, and the binder is α-hemihydrate gypsum, blast furnace slag, fly ash, ordinary Portland cement or magnesia-phosphate bond. When it is a material, it is preferably 0.5 to 3 times, more preferably 1.5 to 2.5 times the mass of the adsorbent on which bacteria are adsorbed.

バクテリアが吸着された吸着材および結合材を計量して配合容器に入れ、十分に混合して最終製造されるコーティング材は、化学的侵食に露出されるコンクリート構造体の表面に塗布されて化学的侵食を防止するために使用される。このとき、コーティング材の長時間性能の具現と共に、経済的な側面において、コーティング材の塗布厚さは0.5〜10mmにすることが好ましく、2〜4mmにすることがより好ましい。   The adsorbent and binder adsorbed with bacteria are weighed into a compounding container, mixed thoroughly, and the final manufactured coating is applied to the surface of the concrete structure exposed to chemical erosion and chemically applied. Used to prevent erosion. At this time, in addition to the realization of the long-term performance of the coating material, the coating thickness of the coating material is preferably 0.5 to 10 mm, and more preferably 2 to 4 mm, in an economical aspect.

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

(スライムバクテリア)
本実施例ではスライムを形成するバクテリアとして国家指定研究所内の微生物拠点センターで保有しているロードバクター・カプスラタス、ロドシュードモナス・パルストリス、バチルス・チューリンゲンシス、及びバチルス・サブチリスバクテリアを使用した。
(Slime bacteria)
In the present example, Rhodobacter capslatas, Rhodopseudomonas pultris, Bacillus thuringiensis, and Bacillus subtilis bacteria possessed by the microorganism base center in the nationally designated laboratory were used as bacteria forming the slime.

ロードバクター・カプスラタス及びロドシュードモナス・パルストリスを培養するための基本培地を下記表1に示し、バチルス・チューリンゲンシス及びバチルス・サブチリスバクテリアを培養するための基本培地を下記表2に示した。   The basic media for cultivating Rhodobacter capsulatus and Rhodopseudomonas pulsetris are shown in Table 1 below, and the basic media for culturing Bacillus thuringiensis and Bacillus subtilis bacteria are shown in Table 2 below.

ロードバクター・カプスラタスの場合、前記培地を基本として、炭素源であるデキストロース(dextrose)、マルトース(maltose)、及びフルクトース(frutose)をそれぞれ培地の質量に対して0.3%ずつ入れ、pHを6.8に調節した。その後、0.1%(体積/体積)のロードバクター・カプスラタスをそれぞれの炭素源に接種し培養した。接種されたバクテリアは、嫌気条件下で照度2,000lux、30℃で7日間インキュベータを用いて培養された。図5は培養されたバクテリアの7日後の変化の様子を示しており、肉眼で培地色の変化を観察することで培養状態を確認した。   In the case of Rhodobacter capsulatus, based on the medium, dextrose, maltose, and fructose, which are carbon sources, are added in an amount of 0.3% with respect to the mass of the medium, respectively, and the pH is 6 Adjusted to .8. Thereafter, 0.1% (volume / volume) of load bacter capsulatus was inoculated into each carbon source and cultured. The inoculated bacteria were cultured using an incubator for 7 days at an illuminance of 2,000 lux and 30 ° C. under anaerobic conditions. FIG. 5 shows the state of the change of the cultured bacteria after 7 days, and the culture state was confirmed by observing the change of the medium color with the naked eye.

培養されたロードバクター・カプスラタスのスライム膜の形状及び構造を確認するために顕微鏡観察を行った。ロードバクター・カプスラタスのスライム膜と細胞とを区分するために、Maneval’s staining method方法を利用して染色した。図6に顕微鏡観察の結果を示すが、ロードバクター・カプスラタスの細胞(図6では表れないが、ピンク色に染色される部分)と、細胞を包んでいるスライム(glycocalyx)膜(図6では表れないが、白色の部分)とが観察される。   Microscopic observation was performed in order to confirm the shape and structure of the cultured slime membrane of Rhodobacter capsulatus. In order to discriminate between the slime membrane of Rhodobacter capsulatus and the cells, staining was performed using the Maneval's staining method method. FIG. 6 shows the results of microscopic observation. Rhodobacter capsulatus cells (not shown in FIG. 6, but stained in pink) and the slime (glycocalix) membrane (shown in FIG. 6) But no white part) is observed.

培地によるバクテリアの成長速度及びスライムの生成量を評価するために、以下のように実験を行った。培養されたロードバクター・カプスラタスを1,000ppmで30分間遠心分離して得られた上澄液と、エタノールとを1:1(体積/体積)で混合し、4℃で12時間沈殿させてスライム膜を分離した。   In order to evaluate the growth rate of bacteria and the amount of slime produced by the medium, experiments were conducted as follows. The supernatant obtained by centrifuging the cultured Rhodobacter capsulatus at 1,000 ppm for 30 minutes and ethanol are mixed at 1: 1 (volume / volume) and precipitated at 4 ° C. for 12 hours to make slime. The membrane was separated.

図7は、各培地によるスライム膜を凍結乾燥して示す写真であり、図8はロードバクター・カプスラタス及びスライムの生成量を示すグラフであり、図9はロードバクター・カプスラタスのスライムの構成比を示すグラフである。   FIG. 7 is a photograph showing lyophilized slime membranes of each medium, FIG. 8 is a graph showing the amount of Rhodobacter capsulatas and slime produced, and FIG. 9 shows the composition ratio of the slime of Rhodobacter capsulatus. It is a graph to show.

実験結果、ロードバクター・カプスラタスは、図8に示したようにマルトースで0.89g/Lの最も速い成長速度を示した。また、マルトースで培養したロードバクター・カプスラタスのスライムは、約0.25g/Lで最も多い生成量を示した。特に、図9に示したように、マルトースで培養したロードバクター・カプスラタスが1つの細胞当たり最も多いスライムを生成していた。しかし、フルクトースで培養したロードバクター・カプスラタスは0.3g/Lで最も遅い成長速度を示した一方、1つの細胞当たりに生成したスライムは約21%で、デキストロースで培養したカプスラタスと類似した生成量を示した。   As a result of the experiment, Rhodobacter capsulatus showed the fastest growth rate of 0.89 g / L in maltose as shown in FIG. The slime of Rhodobacter capsulatus cultivated with maltose showed the largest production amount at about 0.25 g / L. In particular, as shown in FIG. 9, Rhodobacter capsulatus cultured in maltose produced the most slime per cell. However, Rhodobacter capsulatus cultured in fructose showed the slowest growth rate at 0.3 g / L, while the slime produced per cell was about 21%, which was similar to that produced by dextrose. showed that.

(スライムバクテリア基盤の吸着材)
スライムが形成されたバクテリアを固定し有機栄養分(培地)を吸着させるために、まず、吸着性能が優秀な吸着材別特性を評価した。本実施例で評価した吸着材は4つであり、T社の高吸収性樹脂(Hydrogel)、T社の高多孔性樹脂(Hydrogel)、S社の膨張蛭石、S社のパーライトを使用した。一般に、バクテリアは材料の表面組織、比表面積及び表面疎水性によって吸着に対する影響を受ける(pedersn(1990)、Kidda et al.(1992))。そこで、本実施例ではバクテリアを吸着する前にそれぞれの吸着材の表面構造および比表面積を評価した。表面構造は走査電子顕微鏡を利用して観察した。また、比表面積はBET(Brunauer、Emmett、Teller)を利用して評価した。
(Adsorbent based on slime bacteria)
In order to fix bacteria with slime formed and adsorb organic nutrients (medium), first, the characteristics of each adsorbent with excellent adsorption performance were evaluated. There were four adsorbents evaluated in this example, and T company's superabsorbent resin (Hydrogel), T company's highly porous resin (Hydrogel), S company's expanded meteorite, and S company's perlite were used. . In general, bacteria are affected by adsorption by the surface texture, specific surface area and surface hydrophobicity of the material (pedersn (1990), Kidda et al. (1992)). Therefore, in this example, the surface structure and specific surface area of each adsorbent were evaluated before the bacteria were adsorbed. The surface structure was observed using a scanning electron microscope. The specific surface area was evaluated using BET (Brunauer, Emmett, Teller).

高吸収性樹脂は、カルボキシル基(COO)などのような親水性高分子を架橋することで形成された3次元網状構造物である(ファン・ジュンソク(2008))。高吸収性樹脂は、親水性のために自己質量の数百倍の水を吸収し膨張する性質を有する。一方で、これは架橋構造によって水に溶解しない性質を有する(パク・サンボム(1994))。高吸収性樹脂の表面構造は、図10に示したように、表面空隙は存在しないものの、内部は数百μm以上の空隙が蜂の巣状に存在している。これによって、高吸収性樹脂は内部拡散による吸収、吸着及び膨張することができるようになる(ファン・ジュンソク(2008))。高吸収性樹脂の比表面積は0.11m/gと測定された。 The superabsorbent resin is a three-dimensional network structure formed by crosslinking a hydrophilic polymer such as a carboxyl group (COO ) (Fan Jun Suk (2008)). The superabsorbent resin has a property of absorbing and expanding water several hundred times the self-mass due to its hydrophilicity. On the other hand, this has the property of not dissolving in water due to the cross-linked structure (Pak Sang-Bom (1994)). As shown in FIG. 10, the surface structure of the superabsorbent resin has no surface voids but has voids of several hundred μm or more in a honeycomb shape. As a result, the superabsorbent resin can be absorbed, adsorbed and expanded by internal diffusion (Fan Jun Suk (2008)). The specific surface area of the superabsorbent resin was measured to be 0.11 m 2 / g.

高多孔性樹脂は、高吸収性樹脂(Hydrogel)の粉砕によって表面に多様なサイズの空隙が存在し、毛細管現象による速い吸収、吸着及び膨潤が可能になる。特に、高多孔性樹脂は、図11に示したように、空隙が互いに連結された多孔性構造を示す。高多孔性樹脂の比表面積は3.54m/gと測定された。 The highly porous resin has voids of various sizes on the surface by pulverization of the highly absorbent resin (Hydrogel), and enables fast absorption, adsorption and swelling by capillary action. In particular, a highly porous resin exhibits a porous structure in which voids are connected to each other as shown in FIG. The specific surface area of the highly porous resin was measured to be 3.54 m 2 / g.

次に、膨張蛭石は、図12に示したように、層と層との間が、くし層に形成されている表面構造を示す。これは、蛭石を900〜1,000℃に加熱すると膨張しながら層の間にある水分が蒸気に変えられるために形成された構造である(ソン・ジェホン(2009))。膨張蛭石の物理的特性および化学造成を下記表3に示した。   Next, as shown in FIG. 12, the expanded meteorite shows a surface structure in which a space between layers is formed in a comb layer. This is a structure formed because when the meteorite is heated to 900-1,000 ° C., the moisture between the layers is changed to steam while expanding (Song Jae-Hong (2009)). The physical properties and chemical formation of the expanded meteorite are shown in Table 3 below.

次に、パーライト(Perlite)は、原石を8〜12メッシュ以下に粉砕して1,000℃以上に加熱することで、パーライトに含まれた揮発油成分が変化しながら、軟化した粒子の内部から膨張して内部気孔が形成される。パーライトの表面構造は、図13に示したように、ガラス質の皮膜に包まれた形状を有する。パーライトの化学造成及び物理的特性をそれぞれ下記表4及び表5に示した。   Next, pearlite is obtained by pulverizing the raw stone to 8-12 mesh or less and heating it to 1,000 ° C. or higher, so that the volatile oil component contained in the pearlite changes while the softened particles change. Inflates to form internal pores. As shown in FIG. 13, the surface structure of pearlite has a shape encased in a glassy film. The chemical formation and physical properties of pearlite are shown in Table 4 and Table 5 below, respectively.

それぞれの吸着材を培養することで、スライム基盤のバクテリアを固定した。   Slime-based bacteria were fixed by culturing each adsorbent.

ロードバクター・カプスラタス、ロドシュードモナス・パルストリス、バチルス・チューリンゲンシス、及びバチルス・サブチリスに24時間浸漬し吸着した。詳しくは、図4を参照して、培養液筒に製造されたバクテリアの各培養液を入れ、定量された吸着材を吸着パッド(メッシュのサイズ700×700μm、パッドの厚さ5mm、5段連結)に投入した。培養液筒に浸漬及び浮遊(平衡錐の重さは前記数学式1によって決定した)させた後、蓋を閉めて湿度60%及び温度20%の環境で72時間保管した。次に、培養液筒から吸着パッドを取り出し、開閉型クリップを介してバクテリアが吸着された吸着材を回収した。   It was immersed and adsorbed in Rhodobacter capsulatus, Rhodes pseudomonas pulse tris, Bacillus thuringiensis, and Bacillus subtilis for 24 hours. Specifically, referring to FIG. 4, each culture solution of bacteria produced in the culture solution cylinder is put, and the quantified adsorbent is adsorbed to a suction pad (mesh size 700 × 700 μm, pad thickness 5 mm, 5-stage connection). ). After immersing and floating in the culture tube (the weight of the equilibrium cone was determined by the mathematical formula 1), the lid was closed and stored for 72 hours in an environment of 60% humidity and 20% temperature. Next, the adsorption pad was taken out from the culture tube, and the adsorbent on which bacteria were adsorbed was collected through an open / close type clip.

このとき、バクテリアが吸着された吸着材を製造する際の吸着パッドの平均浸漬深さdは、積載荷重W10kg(5kg平衡錐2つ)、固定荷重W10kg(2kg吸着パッド5つ)、吸着パッドのサイズ(L×B=0.3m×0.3m)、培養液の単位容積の質量γ1,000kg/mから約0.22mに決定した。 At this time, the average dipping depth d of the adsorption pad when producing the adsorbent on which the bacteria are adsorbed is as follows: loading load W L 10 kg (two 5 kg balanced cones), fixed load W S 10 kg (five 2 kg adsorption pads) The size of the adsorption pad (L × B = 0.3 m × 0.3 m) and the mass per unit volume of the culture solution γ w 1,000 kg / m 3 were determined to be about 0.22 m.

前記製造されたバクテリアが吸着された吸着材として、ロードバクター・カプスラタス、ロドシュードモナス・パルストリス、バチルス・チューリンゲンシス、及びバチルス・サブチリスを吸着した吸着材の吸着性能を評価するために、走査電子顕微鏡の分析結果を図3(膨張蛭石を使用)及び図4(高吸収性樹脂を使用、内部及び表面の構造形状を観察)を示した。図3では比較のために微生物を使用していない場合に対する結果も一緒に示した。図3及び図4に示したように、バクテリアの良好の吸着状態(円部分を参照)を示すことが分かる。   In order to evaluate the adsorptive performance of adsorbents adsorbing Rhodobacter cusplatus, Rhodopseudomonas pultris, Bacillus thuringiensis, and Bacillus subtilis as the adsorbent adsorbed with the produced bacteria, a scanning electron microscope The analysis results are shown in FIG. 3 (using expanded meteorite) and FIG. 4 (using superabsorbent resin, observing the internal and surface structure). FIG. 3 also shows the results for the case where no microorganism is used for comparison. As shown in FIGS. 3 and 4, it can be seen that a good adsorption state of bacteria (see the circled portion) is exhibited.

また、ロードバクター・カプスラタスに対してはバクテリアの吸着を評価するために吸着材別の表面組織を1,000〜10,000倍率の走査電子顕微鏡を用いて観察しており、その結果を図14a及び図14bに示した。実験結果、全ての吸着材ではスライムを形成したロードバクター・カプスラタスが吸着されたことが分かり、高多孔性樹脂ではロードバクター・カプスラタスが群集形態に観察された。また、これは膨張蛭石でも類似した形状を示した。   In addition, in order to evaluate the adsorption of bacteria for Rhodobacter capsulatas, the surface structure of each adsorbent was observed using a scanning electron microscope with a magnification of 1,000 to 10,000, and the results are shown in FIG. 14a. And shown in FIG. 14b. As a result of the experiment, it was found that all the adsorbents adsorbed the load bacter capsulatus which formed slime, and in the high porous resin, the load bacter capsulatus was observed in the community form. This also showed a similar shape in the expanded meteorite.

(バクテリアが吸着された材料基盤のコーティング材)
上述したように、スライムを形成するバクテリアのうちロードバクター・カプスラタスに対するスライムの生成量及び成長評価を介して、最適の培地条件として選定されたマルトースおよびデキストロースを用いて7日間培養し、培養されたロードバクター・カプスラタスを固定化するために表面組織及び比表面積が優秀な高多孔性樹脂を用いて24時間浸漬し吸着した。次に、ロードバクター・カプスラタスを吸着してスライムを形成した高多孔性樹脂と黄土基盤の結合材とを利用してコーティング材を製造した。
(Material-based coating material with bacteria adsorbed)
As described above, among the slime-forming bacteria, the amount of slime produced for Rhodobacter capsulatus and the growth evaluation were used, and the culture was performed for 7 days using maltose and dextrose selected as the optimum medium conditions. In order to immobilize the load bacter capsulatus, it was immersed and adsorbed for 24 hours using a highly porous resin having an excellent surface texture and specific surface area. Next, a coating material was manufactured using a high-porosity resin adsorbing Rhodobacter capsulatus and forming a slime and a loess-based binder.

黄土基盤の結合材は、スライムバクテリア基盤のコーティング材を製造するために使用される結合材であり、C社の黄土基盤の結合材を使用した。使用された黄土基盤の結合材の化学的造成比(X線蛍光分析器:XRF)及びX線回折分析結果をそれぞれ下記表6及び図15に示した。使用された黄土基盤の結合材は850℃で焼成されており、化学的造成比およびX線回折を測定した結果、主要成分はSiOおよびC3A(Al)で構成されている。また、20℃以下、55℃以上では非定型の結晶相である非定型ピークを示した。比重および粉末度は、それぞれ2.8および3,200cm/gであった。 The loess-based binder is a binder used to produce a slime bacteria-based coating material, and a loess-based binder from Company C was used. The chemical formation ratio (X-ray fluorescence analyzer: XRF) and X-ray diffraction analysis results of the used loess-based binder are shown in Table 6 and FIG. 15, respectively. The used loess-based binder was fired at 850 ° C., and the chemical composition ratio and X-ray diffraction were measured. As a result, the main components were composed of SiO 2 and C3A (Al 2 O 3 ). In addition, an atypical peak that is an atypical crystal phase was exhibited at 20 ° C. or lower and 55 ° C. or higher. The specific gravity and fineness were 2.8 and 3,200 cm 2 / g, respectively.

バクテリアが吸着された高多孔性樹脂、および黄土基盤結合材(黄土セメント)を計量して配合容器に入れ、3分間以上、十分に混合してからコーティング材を製造し、コンクリートに筆を用いて塗布する方法で以下の実験を行った。コーティング材が塗布されたコンクリートの厚さは12時間乾燥してからノギスを利用して測定しており、誤差範囲は±0.5mmであった。   Weigh highly porous resin adsorbed with bacteria and loess base binder (loess cement) into a compounding container, mix well for 3 minutes or more, and then produce a coating material. The following experiment was conducted by the coating method. The thickness of the concrete coated with the coating material was measured using calipers after drying for 12 hours, and the error range was ± 0.5 mm.

実験例1(活用バクテリア:ロードバクター・カプスラタス)
スライムバクテリアコーティング材が塗布されたコンクリートの耐硫酸性を評価するために、コーティング材の配合実験を計3組に分類し、計18配合の実験を行った。コンクリートのコーティング材の配合について、各組での配合詳細を下記表7に示した。
Experimental Example 1 (Utilized bacteria: Rhodobacter Capsulatus)
In order to evaluate the sulfuric acid resistance of the concrete to which the slime bacteria coating material was applied, the coating material blending experiments were classified into a total of 3 groups, and a total of 18 blending experiments were conducted. Regarding the blending of the concrete coating material, the blending details in each group are shown in Table 7 below.

各組の変数は、結合材の置換率、吸着材のバクテリアの混入量、およびコーティング材の厚さである。第1組は、結合材の置換率を主要変数としており、吸着材に対するバクテリアの混入量の100倍の質量との置換率は、1〜2の範囲に設定した。   Each set of variables is the binder replacement rate, the amount of bacteria adsorbed on the adsorbent, and the thickness of the coating material. In the first set, the replacement rate of the binding material is a main variable, and the replacement rate with the mass of 100 times the amount of bacteria mixed in the adsorbent is set in the range of 1 to 2.

第2組は、第1組の実験結果によって決定された結合材の置換率で固定しており、第2組の主要変数は、吸着材に対するバクテリアの混入量であり、範囲は質量比で50〜200倍である。第3組は、第1組及び第2組の実験結果に基づいて結合材の置換率および吸着材のバクテリア混入率を固定しており、第3組の主要変数は、コーティングの厚さであり、範囲は0.5〜3mmである。全ての組において、コーティング材を塗布していないコンクリート、およびバクテリアを混入していないコーティング材をそれぞれ比較分析した。従来技術との比較分析結果は後述する。   The second set is fixed at the replacement rate of the binder determined by the experimental results of the first set, the main variable of the second set is the amount of bacteria mixed in the adsorbent, and the range is 50 by mass ratio. ~ 200 times. In the third set, the replacement rate of the binder and the bacterial contamination rate of the adsorbent are fixed based on the experimental results of the first set and the second set. The main variable of the third set is the thickness of the coating. The range is 0.5-3 mm. In all the sets, the concrete without the coating material applied and the coating material not mixed with bacteria were comparatively analyzed. The results of comparative analysis with the prior art will be described later.

本実験例において、コーティング材を塗布するためのコンクリートの配合詳細を下記表8に示した。水−セメントの比は下水施設用の現場打設コンクリートの設計強度を考慮して、0.45にした。セメントは、韓国のS社の1種普通ポートランドセメントを使用した。細骨材および太骨材は、それぞれ最大直径が5mm以下の天然砂、および最大直径が25mmの破砕砂利を使用した。使用された天然砂および破砕砂利の密度は、それぞれ2.62及び2.6であり、造粒率はそれぞれ2.5及び6.3であった。配合の際に使用した骨材の水分状態は、表面乾燥の飽和状態が維持されるようにした。   In the present experimental example, the details of the blending of the concrete for applying the coating material are shown in Table 8 below. The water-cement ratio was set to 0.45 in consideration of the design strength of on-site cast concrete for sewage facilities. The cement used was one type of ordinary Portland cement from S Company in Korea. As the fine aggregate and the thick aggregate, natural sand having a maximum diameter of 5 mm or less and crushed gravel having a maximum diameter of 25 mm were used. The densities of natural sand and crushed gravel used were 2.62 and 2.6, respectively, and the granulation rates were 2.5 and 6.3, respectively. The moisture state of the aggregate used at the time of blending was maintained at the surface dry saturation state.

コンクリートの配合には、300リットル容量の強制式ミクサーを使用した。配合方法を簡略に説明すると、まず300リットルの配合容器に太骨材および細骨材を投入して1分間乾燥練りを実施し、更に1分30秒間乾燥練りを実施した。最後に水を投入して約2分間配合した。全ての配合において、減水剤及び空気連行剤を添加していない。コンクリートの耐硫酸性を評価するために、Φ100×200の円形供試体モールドに打設した。打設された供試体を1日経過後脱型し、恒温恒湿状態で材齢28日まで養成を実施した。養成温度は20±2℃であり、湿度は60±2℃であった。   For mixing the concrete, a 300-liter forced mixer was used. The blending method will be briefly described. First, a thick aggregate and a fine aggregate were put into a 300 liter blending container and dried and kneaded for 1 minute, and further dried and kneaded for 1 minute and 30 seconds. Finally, water was added and blended for about 2 minutes. In all formulations, no water reducing and air entraining agents are added. In order to evaluate the sulfuric acid resistance of concrete, it was placed in a circular specimen mold of Φ100 × 200. The placed specimen was removed from the mold after 1 day, and was trained in a constant temperature and humidity state until the material age 28 days. The cultivation temperature was 20 ± 2 ° C. and the humidity was 60 ± 2 ° C.

前記製造されたコーティング材と、コーティング材がコーティングされたコンクリートとの性能に対する評価方法は以下のようである。   The evaluation method for the performance of the manufactured coating material and the concrete coated with the coating material is as follows.

[コーティング材の評価方法]
(1)水和生成物
コーティング材の水和生成物を評価するために、コンクリートのバクテリア混入有無に応じて材齢28日に試料を採取した。採取した試料に対してX線回折分析を測定するために1mm以下に粉砕した。X線回折分析は、X線が角度に応じて試料表面の結晶層によって散乱されることで回折相を得る分析装置である。これを利用して、各試料の水和反応生成物の主要回折ピークを分析した。
[Evaluation method of coating material]
(1) Hydration product In order to evaluate the hydration product of the coating material, a sample was taken on the age of 28 days depending on the presence or absence of bacteria in the concrete. The collected sample was pulverized to 1 mm or less in order to measure X-ray diffraction analysis. X-ray diffraction analysis is an analyzer that obtains a diffraction phase by scattering X-rays by a crystal layer on a sample surface according to an angle. Using this, the main diffraction peak of the hydration reaction product of each sample was analyzed.

(2)内部の微細構造及び元素分析
採取された試料の内部の微細構造及び化学的構成元素を分析するために、走査電子顕微鏡及び元素分析器(EDS)を利用した。試料に電子線を放出し、5,000〜30,000の倍率で内部の微細構造を確認した。また、電子線を走査する際に放出されるX線エネルギーを利用して表面に含有された元素の種類および含量を走査した。
(2) Internal microstructure and elemental analysis In order to analyze the internal microstructure and chemical constituent elements of the collected samples, a scanning electron microscope and an element analyzer (EDS) were used. An electron beam was emitted to the sample, and the internal fine structure was confirmed at a magnification of 5,000 to 30,000. Moreover, the kind and content of the element contained on the surface were scanned using the X-ray energy emitted when scanning the electron beam.

[コンクリート性能の評価方法]
コーティング材が塗布されたコンクリートの主要変数による硫酸抵抗性を評価するために、JIS K 8951基準に準じて化学試料溶液に浸漬した。化学試料溶液として硫酸を5%の濃度で蒸留水に溶解して製造したものを使用しており、製造された硫酸溶液の濃度が薄くなることを考慮して、14日に1回ずつ溶液を交換した。
[Concrete performance evaluation method]
In order to evaluate the sulfuric acid resistance due to the main variables of the concrete to which the coating material was applied, it was immersed in a chemical sample solution according to the JIS K 8951 standard. A chemical sample solution prepared by dissolving sulfuric acid in distilled water at a concentration of 5% is used. Considering that the concentration of the manufactured sulfuric acid solution is reduced, the solution is prepared once every 14 days. Exchanged.

(1)外観調査
硫酸5%溶液に浸漬されたコンクリートの浸漬日数別性能低下を評価するために、溶液に浸漬前、ならびに浸漬後1日、3日、7日及び28日の試験体に対して、肉眼で外観の変化を評価した。
(1) Appearance investigation In order to evaluate the performance degradation of concrete immersed in a 5% sulfuric acid solution according to the number of days of immersion, the specimens before immersion in the solution and after 1, 3, 7, and 28 days after immersion. The change in appearance was evaluated with the naked eye.

(2)硫酸の浸透深さ
硫酸5%溶液に浸漬されたコンクリートの硫酸浸透深さを測定するために、図16に示したように、浸漬日数28日で切断して断面の浸漬深さを観察した。
(2) Sulfuric acid penetration depth In order to measure the sulfuric acid penetration depth of concrete immersed in a 5% sulfuric acid solution, as shown in FIG. Observed.

(3)硫酸に浸漬されたコンクリートの表面構造及び反応生成物
硫酸5%溶液に浸漬されたコンクリートの表面構造及び反応生成物を評価するために、図16に示したように、浸漬日数28日で表面(0〜1cm)の試料を採取した。採取された試料の反応生成物を評価するために、X線回折分析装置を使用した。また、内部の微細構造及び表面に含有された元素の種類および含有量を評価するために、電子顕微鏡及び元素分析器を使用した。
(3) Surface structure and reaction product of concrete immersed in sulfuric acid In order to evaluate the surface structure and reaction product of concrete immersed in 5% sulfuric acid solution, as shown in FIG. A sample of the surface (0-1 cm) was taken. In order to evaluate the reaction products of the collected samples, an X-ray diffraction analyzer was used. In addition, an electron microscope and an element analyzer were used to evaluate the internal microstructure and the type and content of elements contained on the surface.

(4)質量
質量を測定するために、浸漬日数1日、3日、7日及び28日において、硫酸5%溶液に浸漬されたモールドを取り出して使用した。溶液が除去されたモールドに対して布巾などで表面の水気を除去し、乾燥炉の中で105±5℃の温度で乾燥させ、1g単位の秤を使用して質量W(g)を測定した。また、コーティング材の質量を無視するために、下記数学式2のように、硫酸溶液に浸漬する前の質量対比にて浸漬日数別の質量比を示した。
(4) Mass In order to measure mass, the mold immersed in the 5% sulfuric acid solution was taken out and used on the immersion days 1, 3, 7, and 28. Water on the surface of the mold from which the solution was removed was removed with a cloth or the like, dried in a drying oven at a temperature of 105 ± 5 ° C., and the mass W (g) was measured using a scale of 1 g. . Further, in order to ignore the mass of the coating material, the mass ratio according to the number of days of immersion was shown by the mass comparison before immersion in the sulfuric acid solution, as in the following mathematical formula 2.

数学式2において、Wは質量比(%)を、Wは浸漬日数別の供試体の質量(kg)を、Wは浸漬前の供試体の質量(kg)を示す。 In Mathematical Formula 2, W represents the mass ratio (%), W t represents the mass (kg) of the specimen according to the number of days of immersion, and W 0 represents the mass (kg) of the specimen before immersion.

(5)圧縮強度
圧縮強度を評価するために、KS(2013)によってΦ100×200モールドを使用して浸漬日数1日、3日、7日及び28日の間、溶液に浸漬されたモールドを取り出して使用した。溶液が除去されたモールドに対して布巾などで表面の水気を除去し、乾燥炉の中で105±5℃の温度で乾燥させた後、500kN容量の万能材料試験機を使用してコンクリートの圧縮強度を測定した。また、硫酸浸漬日数別の圧縮強度の低下を評価するために、硫酸5%溶液に浸漬前の圧縮強度を評価した。
(5) Compressive strength In order to evaluate the compressive strength, the mold immersed in the solution was taken out using the Φ100 × 200 mold by KS (2013) for 1, 3, 7, and 28 days. Used. After removing the moisture from the mold from the mold with a cloth, and drying in a drying oven at a temperature of 105 ± 5 ° C, compress the concrete using a universal material testing machine with a capacity of 500 kN. The strength was measured. Moreover, in order to evaluate the fall of the compressive strength according to sulfuric acid immersion days, the compressive strength before immersion in a 5% sulfuric acid solution was evaluated.

(6)動弾性係数
動弾性係数を評価するために、KS(2013)によって1次共鳴振動数を介して動弾性係数を評価した。測定は、浸漬日数28日の間、溶液に浸漬されたモールドを取り出して使用した。測定装置で500〜10,000Hz容量の共鳴周波数測定機器(ERUDITE)を使用して測定した。測定部位は硫酸に侵食された試験体の中央部および表面部とし、劣化の程度を比較するために、中央部および表面部をそれぞれ3回ずつ測定して平均値で算出した。また、共鳴周波数試験による動弾性係数は数学式3及び数学式4によって算定した。
(6) Dynamic elastic modulus In order to evaluate the dynamic elastic coefficient, the dynamic elastic coefficient was evaluated through the primary resonance frequency by KS (2013). For the measurement, the mold immersed in the solution was taken out and used for 28 days. The measurement was performed using a resonance frequency measuring instrument (ERUDITE) having a capacity of 500 to 10,000 Hz with a measuring apparatus. The measurement site was the central part and the surface part of the specimen eroded by sulfuric acid, and in order to compare the degree of deterioration, the central part and the surface part were measured three times each and calculated as an average value. Further, the kinematic elasticity coefficient by the resonance frequency test was calculated by mathematical formula 3 and mathematical formula 4.

数学式3において、Eは動弾性係数(MPa)を、Wは供試体の質量(kg)を、Fは縦振動の1次共鳴振動数(Hz)を示し、数学式4において、Lは供試体の長さ(mm)を、Aは供試体の断面積(mm)を示す。 In Equation 3, the E p is the dynamic elastic modulus (MPa), W is a specimen of mass (kg), F 1 indicates a first-order resonance frequency of the longitudinal vibration (Hz), in Equation 4, L Indicates the length (mm) of the specimen, and A indicates the cross-sectional area (mm 2 ) of the specimen.

[コーティング材の評価結果]
(1)水和生成物
コーティング材のバクテリア混入有無、及び培地種類によるX線回折分析パターンを図17a及び図17bに示した。本評価対象であるバクテリアが混入されたコーティング材は、マルトース及びデキストロースでそれぞれ7日間培養されたバクテリアを使用し、高多孔性樹脂に対するバクテリアの混入量は100倍質量であり、24時間の間に浸漬および吸着し、吸着材−結合材の比は1:1.5として製造されたものである。一方、バクテリアが混入されていないコーティング材は、高多孔性樹脂を蒸留水に浸漬して吸収させたものである。高多孔性樹脂に対する蒸留水の量及び吸着材−結合材の比は、バクテリアが混入されたコーティング材と同一にした。
[Evaluation results of coating materials]
(1) Hydration product The X-ray diffraction analysis pattern according to the presence or absence of bacteria in the coating material and the type of medium is shown in FIGS. 17a and 17b. As the coating material mixed with the bacteria to be evaluated, bacteria cultured for 7 days in maltose and dextrose are used, and the amount of bacteria mixed in the highly porous resin is 100 times mass, and within 24 hours. It was soaked and adsorbed and produced with an adsorbent-binder ratio of 1: 1.5. On the other hand, the coating material in which no bacteria are mixed is obtained by immersing and absorbing a highly porous resin in distilled water. The amount of distilled water relative to the highly porous resin and the ratio of adsorbent-binding material were the same as the coating material mixed with bacteria.

X線回折分析の結果、バクテリアが混入されていないコーティング材は、10℃付近で石膏の結晶相が確認された。形成された石膏は、コーティング材の軟化作用(Softening reaction)を誘発し、これは水和反応生成物である珪酸三カルシウム(C3S)と反応してエトリンガイトを形成する。よって、バクテリアが混入されていないコーティング材では、石膏およびエトリンガイトによって体積が増加し、それによって膨張及び亀裂が発生する可能性が高い。一方、バクテリアを混入したコーティング材では、多量のシリカ成分である珪酸塩鉱物(SiO、Quartz)が形成された。SiOは0.1〜1μmの粒度を有する微細な粒子であって、反応性が高くセメント粒子の空隙を充填する効果がある。これによって、後述するようにバクテリアを混入した試験体でより高い圧縮強度を示すが、これはコーティング材でSiOによって内部緻密度が向上されたためであると判断される(Shiand Day(2001))。また、Ghosh(2009)は、たんぱく質を細胞周辺に形成したシュワネラバクテリアを混入したモルタルからSiOが析出されており、これによって強度が増進されたと報告している。しかし、現在、ロードバクター・カプスラタスによって形成されたSiOに関してはまだ報告されていない。よって、バクテリアによって形成された外部物質であるスライム、たんぱく質、およびアミノ酸などによって新たな有機−無機鉱物(Organic−inorganic crystal)が形成されたと期待される。また、マルトース培地で培養したロードバクター・カプスラタスを混入したコーティング材では、炭酸カルシウム強度(CaCO Intensity)ピークの数が、バクテリアを混入していないコーティング材に比べ増加したが、デキストロース培地は大した影響を示していない。よって、バクテリアの種特異性および培地(酵素)は鉱物結晶を決定しており、コーティング材の耐久性の向上に培地(酵素)効果を与えることが期待される。 As a result of X-ray diffraction analysis, the gypsum crystal phase was confirmed at around 10 ° C. in the coating material not containing bacteria. The formed gypsum induces a softening action of the coating material, which reacts with the hydration product tricalcium silicate (C3S) to form ettringite. Therefore, in the coating material in which no bacteria are mixed, the volume is increased by gypsum and ettringite, and thus there is a high possibility that expansion and cracking occur. On the other hand, a silicate mineral (SiO 2 , Quartz), which is a large amount of silica component, was formed in the coating material mixed with bacteria. SiO 2 is fine particles having a particle size of 0.1 to 1 μm, and has a high reactivity and has an effect of filling the voids of the cement particles. Thus, as will be described later, the specimens mixed with bacteria exhibit higher compressive strength, but this is considered to be due to the improvement of the internal density by SiO 2 in the coating material (Shiand Day (2001)). . In addition, Ghosh (2009) reports that SiO 2 is precipitated from mortar mixed with Schwannella bacteria formed with proteins around the cells, and this increases the strength. However, currently, no report has been made on SiO 2 formed by Rhodobacter cuspulatus. Therefore, it is expected that a new organic-inorganic mineral is formed by slime, protein, amino acid, and the like, which are external substances formed by bacteria. In addition, in the coating material mixed with Rhodobacter capsulatus cultured in maltose medium, the number of calcium carbonate strength (CaCO 3 Intensity) peaks increased compared to the coating material not mixed with bacteria, but the dextrose medium was larger. The effect is not shown. Therefore, the bacterial species specificity and the medium (enzyme) determine the mineral crystal, and it is expected to give a medium (enzyme) effect to improve the durability of the coating material.

(2)内部の微細構造
コーティングのバクテリアの混入有無及び培地の種類による内部の微細構造を図18a及び図18bに示した。バクテリアを混入していないコーティング材の場合、多数の内部の微細空隙、石膏及びエトリンガイトが存在した。一方、バクテリアを混入したコーティング材では、内部の微細空隙が殆ど示されておらず、これは形成されたSiOによって緻密度が向上したためである(Shi and Day(2001))。また、コーティング材の内部でロードバクター・カプスラタスがコロニーを形成し、群集形態で現れている。
(2) Internal fine structure FIGS. 18a and 18b show the internal fine structure depending on the presence or absence of bacteria in the coating and the type of medium. In the case of coatings not contaminated with bacteria, there were numerous internal microvoids, gypsum and ettringite. On the other hand, in the coating material mixed with bacteria, the internal fine voids are hardly shown, and this is because the density is improved by the formed SiO 2 (Shi and Day (2001)). In addition, Rhodobacter capsulatus forms a colony inside the coating material and appears in the form of a crowd.

[コンクリート性能評価の結果(第1組)]
(1)外観の変化
第1組の主要変数は、バクテリア吸着材−結合材の比であり、硫酸浸漬による浸漬日数別の試験体の外観状態を図19a及び図19bに示した。無コーティング試験体(C)の外観変化では、浸漬日数が増加するほどペーストがなくなって鋼材が露出された。また、バクテリアを混入されていない試験体(G1−B1、G1−B1.5及びG1−B2.0)の浸漬日数別の外観変化では、吸着材−結合材の比が減少することでコーティング材の剥離がひどく現れており、吸着材−結合材の比が1.0の試験体では浸漬日数28日で試験体Cと類似した外観状態を示した。スライムバクテリア基盤の試験体の浸漬別の外観変化では、吸着材−結合材の比が1.0の試験体の浸漬日数が増加するほど、角部分でコーティング材の剥離が現れたが、吸着材−結合材の比が1.5及び2.0の試験体では浸漬日数による硫酸侵食に対する影響は微々であった。
[Results of concrete performance evaluation (first set)]
(1) Change in appearance The first set of main variables is the ratio of the bacteria adsorbent-binding material, and the appearance of the test specimen according to the number of days of immersion by sulfuric acid immersion is shown in FIGS. 19a and 19b. In the change in appearance of the uncoated specimen (C), the paste disappeared and the steel material was exposed as the immersion days increased. Moreover, in the appearance change according to the immersion days of the test specimens (G1-B1, G1-B1.5 and G1-B2.0) not mixed with bacteria, the ratio of the adsorbent-binding material is reduced to reduce the coating material. The test specimen with an adsorbent-binding material ratio of 1.0 showed an appearance similar to that of the specimen C after 28 days of immersion. In the appearance change according to the immersion of the slime bacteria-based specimen, the coating material peeled off at the corners as the number of days of immersion of the specimen having an adsorbent-binding material ratio of 1.0 increased. -For specimens with a binder ratio of 1.5 and 2.0, the effect on sulfuric acid erosion due to the number of days of immersion was negligible.

(2)硫酸の浸透深さ
図20では、結合材の置換率による試験体の硫酸の浸透深さを観察するために浸漬日数28日でΦ100×200mmの供試体の断面を4等分し、断面を切断してイメージ分析を行った結果を示している。浸透深さは供試体の表面から白色の脱色現象が発生した地点までの距離とした。コーティング材を塗布していない試験体(C)の表面から約3.39mmが白色に脱色されていた。また、バクテリアを混入していない試験体(G1−B1.0、G1−B1.5及びG1−B2.0)の場合には結合材の置換率が減少することで白色の脱色現象がより大きく現れた。一方、バクテリアを混入した全ての試験体ではコーティング材の脱落現象とは関係なく、コンクリート表面からの白色の脱色現象が現れなかった。
(2) Sulfuric acid penetration depth In FIG. 20, in order to observe the sulfuric acid penetration depth of the test specimen according to the replacement rate of the binder, the cross section of the specimen of Φ100 × 200 mm was divided into four equal parts in 28 days of immersion. The result of image analysis by cutting the cross section is shown. The penetration depth was the distance from the surface of the specimen to the point where the white decolorization phenomenon occurred. About 3.39 mm from the surface of the test body (C) to which the coating material was not applied was decolored to white. In addition, in the case of specimens (G1-B1.0, G1-B1.5, and G1-B2.0) that do not contain bacteria, the decolorization phenomenon of white becomes larger due to the reduction of the binder replacement rate. Appeared. On the other hand, in all the specimens mixed with bacteria, no white decolorization phenomenon from the concrete surface appeared regardless of the coating material falling phenomenon.

(3)表面の微細構造及び反応生成物
X線回折分析を利用してコンクリート表面(0〜1cm)から採取した試料の反応生成物の主要回折ピークを分析した結果を図21a及び図21bに示し、走査電子顕微鏡及び元素分析器を使用して採取した試料の組織構造及び化学的構成元素の分析結果を図22aおよび図22cに示した。全ての試験体では主要反応生成物である石膏(Gypsum;CaSO・HO)、石英(Quartz;SiO)及び二酸化硫黄(SulfurOxide:SO)を示すピークが検出された。特に、コーティング材を塗布していない試験体(C)では、反応生成物である石膏及び二酸化硫黄の強度(Intensity)が強く形成されており、内部の微細構造でも多量の石膏及びエトリンガイトの形状が確認された。これによって、試験体Cは、他の試験体に比べて、低い圧縮強度を示していると判断される。また、バクテリアを混入していない試験体(G1−B1.0、G1−B1.5及びG1−B2.0)は、吸着材−結合材の比とは関係なく試験体Cと類似した傾向を示した。一方、バクテリアを混入した試験体は、吸着材−結合材の比が増加するほど試験体Cに比べ石英のピークの数および強度が強く検出された。内部の微細構造では、吸着材−結合材の比が増加するほど内部緻密度が向上しており、少量のエトリンガイトの形状が確認された。また、EDS分析結果、バクテリアを混入した試験体では、Si元素が高く示される傾向を示しており、培地成分のためMg、Na、Cl及びPなどが確認された。
(3) Surface microstructure and reaction products The results of analyzing the main diffraction peak of the reaction product of a sample collected from the concrete surface (0 to 1 cm) using X-ray diffraction analysis are shown in FIGS. 21a and 21b. FIG. 22a and FIG. 22c show the structure of the sample collected using a scanning electron microscope and an element analyzer and the analysis results of chemical constituent elements. In all specimens, peaks indicating gypsum (Gypsum; CaSO 4 .H 2 O), quartz (Quartz; SiO 2 ) and sulfur dioxide (Sulfur Oxide: SO 2 ), which are main reaction products, were detected. In particular, in the specimen (C) to which the coating material is not applied, the strength of gypsum and sulfur dioxide (Intensity) as reaction products is strongly formed, and a large amount of gypsum and ettringite are formed even in the internal microstructure. confirmed. Thereby, it is determined that the test body C exhibits a lower compressive strength than the other test bodies. In addition, the test specimens (G1-B1.0, G1-B1.5 and G1-B2.0) not mixed with bacteria tend to be similar to the test specimen C irrespective of the adsorbent-binding material ratio. Indicated. On the other hand, the number and intensity of quartz peaks in the specimen mixed with bacteria were detected more strongly than the specimen C as the adsorbent-binding material ratio increased. In the internal microstructure, the internal density increased as the adsorbent-binding material ratio increased, confirming the shape of a small amount of ettringite. In addition, as a result of EDS analysis, the test body mixed with bacteria showed a tendency to show high Si element, and Mg, Na, Cl, P, and the like were confirmed for the medium components.

(4)質量の変化
図23では、第1組の硫酸浸漬日数別の質量の変化を示した。コーティング材を塗布していない試験体(C)は、浸漬日数7日から28日の間に約6〜11%の質量減少を示した。また、バクテリアを混入していいない試験体(G1−B1.0、G1−B1.5及びG1−B2.0)は、浸漬日数3日で吸着材−結合材の比が減少するほど減少する傾向を示しており、浸漬日数28日では吸着材−結合材の比が1.5の試験体で約4%の最も大きい減少を示した。一方、マルトースで培養したバクテリアが混入された試験体では、浸漬日数3日で吸着材−結合材の比は、質量の変化に大した影響を示していなかった。しかし、浸漬日数28日では吸着材−結合材の比が1.0の試験体で約8%の最も急激な減少を示した。デキストロースで培養されたバクテリアを混入した試験体では、浸漬日数別の質量の変化において、吸着材−結合材の比の影響は微々であった。
(4) Change in Mass FIG. 23 shows a change in mass according to the first set of sulfuric acid immersion days. The test body (C) to which the coating material was not applied exhibited a mass loss of about 6 to 11% between 7 and 28 days. Moreover, the test bodies (G1-B1.0, G1-B1.5, and G1-B2.0) not containing bacteria tend to decrease as the ratio of the adsorbent to the binder decreases after 3 days of immersion. When the immersion period was 28 days, the specimen with an adsorbent-binding material ratio of 1.5 showed the largest decrease of about 4%. On the other hand, in the test specimen in which bacteria cultured in maltose were mixed, the ratio of the adsorbent to the binder did not show a great influence on the mass change after 3 days of immersion. However, at 28 days of immersion, the specimen with an adsorbent-binding material ratio of 1.0 showed the most rapid decrease of about 8%. In the test specimen in which bacteria cultured in dextrose were mixed, the influence of the ratio of the adsorbent to the binder was insignificant in the change in mass according to the number of days of immersion.

(5)圧縮強度
図24では、第1組の硫酸浸漬による浸漬日数別の圧縮強度の比(fck/fck(0))を示した。ここで、fckは浸漬日数による試験体の圧縮強度であり、fck(0)は硫酸浸漬前の試験体の圧縮強度である。コーティング材を塗布していない試験体の圧縮強度の比は、浸漬日数28日で約18%の急激な強度低下を示した。一方、バクテリアを混入していない試験体(G1−B1.0、G1−B1.5及びG1−B2.0)の圧縮強度の比は、吸着材−結合材の比及び浸漬日数とは関係なく類似した傾向を示された。一方、テキストロース培地で培養したバクテリアを混入した試験体の圧縮強度の比は、浸漬日数が増加するほど吸着材−結合材の比とは関係なく増加するか類似した傾向を示した。一方、マルトース培地で培養したバクテリアを混入した試験体の圧縮強度の比は、浸漬日数及び吸着材−結合材の比とは関係なくコーティング材を塗布していない試験体に比べて約22〜35%高く示されており、バクテリアを混入していない試験体に比べて約3〜10%高く示された。これはバクテリアが形成したスライム(Glygocalyx)及びシリカ成分(SiO)によってコーティングの内部の緻密度が向上したためである。
(5) Compressive strength In FIG. 24, the ratio (f ck / f ck (0) ) of the compressive strength according to the number of days of immersion by the first set of sulfuric acid immersion is shown. Here, f ck is the compressive strength of the specimen according to the number of days of immersion, and f ck (0) is the compressive strength of the specimen before immersion in sulfuric acid. The ratio of the compressive strength of the test specimens to which the coating material was not applied showed a rapid strength decrease of about 18% after 28 days of immersion. On the other hand, the ratio of the compressive strength of the test specimens (G1-B1.0, G1-B1.5 and G1-B2.0) not containing bacteria is independent of the ratio of adsorbent-binding material and the number of days of immersion. A similar trend was shown. On the other hand, the compressive strength ratio of the test specimens mixed with the bacteria cultured in the textulose medium increased or was similar regardless of the adsorbent-binding material ratio as the days of immersion increased. On the other hand, the ratio of the compressive strength of the test specimen mixed with bacteria cultured in the maltose medium is about 22 to 35 as compared with the test specimen to which the coating material is not applied regardless of the days of immersion and the ratio of the adsorbent-binding material. % Higher, about 3-10% higher than the test specimens without bacteria. This is because the internal density of the coating is improved by the slime (Glygocalix) and the silica component (SiO 2 ) formed by bacteria.

(6)動弾性係数
硫酸浸漬日数28日における試験体中央部の動弾性係数比(Ed_c/Ed_c(0))及び表面部の動弾性係数比(Ed_s/Ed_s(0))をそれぞれ図25及び図26に示した。ここで、Ed_cは浸漬日数28日での中央部の動弾性係数、Ed_sは浸漬日数28日での表面部の動弾性係数、Ed_c(0)は硫酸に浸漬されていない試験体Cにおける中央部の動弾性係数、Ed_s(0)は硫酸に浸漬されていない試験体Cにおける表面部の動弾性係数である。コーティング材を塗布していない試験体(C)の中央部の動弾性係数の比は約33%であり、表面部の動弾性係数の比は約50%であり、最も急激な減少を示した。バクテリアを混入していない試験体(G1−B1.0、G1−B1.5及びG1−B2.0)の中央部の動弾性係数の比は、吸着材−結合材の比が減少するほど低く示されており、表面部の動弾性係数の比は吸着材−結合材の比とは関係なく約27〜31%低く示された。一方、バクテリアを混入した試験体の中央部の動弾性係数の比は、培地の種類とは関係なく吸着材−結合材の比が増加するほど高く示されており、表面部の動弾性係数の比はG1−M1.0の試験体を除いてはすべて高く示された。
(6) Dynamic modulus ratio of the test body central portion of the dynamic elastic modulus sulfate immersion days 28 days (E d_c / E d_c (0 )) and the surface dynamic modulus ratio (E d_s / E d_s (0 )) These are shown in FIGS. 25 and 26, respectively. Here, E d_c the dynamic modulus of elasticity of the central portion of the immersion days 28 days, Ed _s the dynamic elastic modulus of the surface portion of the immersion days 28 days, E d_c (0) the test body C which is not immersed in the sulfuric acid The dynamic elastic modulus of the center part in Ed_s (0) is the dynamic elastic coefficient of the surface part in the test body C not immersed in sulfuric acid. The ratio of the dynamic elastic modulus of the central part of the specimen (C) to which the coating material was not applied was about 33%, and the ratio of the dynamic elastic coefficient of the surface part was about 50%, showing the most rapid decrease. . The ratio of the dynamic elastic modulus of the central part of the test specimens (G1-B1.0, G1-B1.5 and G1-B2.0) not containing bacteria decreases as the adsorbent-binding material ratio decreases. As shown, the ratio of the dynamic modulus of the surface portion was about 27-31% lower regardless of the adsorbent-binder ratio. On the other hand, the ratio of the kinematic elastic modulus at the center of the specimen mixed with bacteria is higher as the ratio of the adsorbent-binding material increases regardless of the type of medium. All ratios were high except for G1-M1.0 specimens.

[コンクリート性能評価の結果(第2組)]
(1)外観の変化
第2組の主要変数はバクテリア混入量であり、硫酸浸漬によるコンクリートの外観状態を図27a及び図27bに示した。バクテリアを混入していない試験体(G2−W50、G2−W100及びG2−W200)は、蒸留水の混入量とは関係なく浸漬日数28日で表面からコーティング材の剥離が発生し、コンクリートが露出した。一方、スライムバクテリア基盤の試験体は、吸着材に対するバクテリアの混入量の50質量倍を除いては浸漬日数7日まで大した影響を示しておらず、浸漬日数28日では培地の種類、および吸着材に対するバクテリアの混入量とは関係なく、表面から少しのコーティング材の剥離が発生した。
[Results of concrete performance evaluation (second set)]
(1) Change in appearance The second set of main variables is the amount of bacteria mixed, and the appearance of concrete by sulfuric acid immersion is shown in FIGS. 27a and 27b. Specimens not contaminated with bacteria (G2-W50, G2-W100, and G2-W200) peeled the coating material from the surface in 28 days regardless of the amount of distilled water, and exposed the concrete. did. On the other hand, the test specimen based on slime bacteria did not show a significant effect up to 7 days of immersion except for 50 mass times the amount of bacteria mixed in the adsorbent. Regardless of the amount of bacteria mixed with the material, a slight amount of coating material was peeled off the surface.

(2)硫酸の浸漬深さ
図28に、浸漬日数28日で吸着材に対するバクテリアの混入量に応じて、試験体の硫酸の浸透深さを観察するために、断面を切断してイメージ分析した結果を示した。バクテリアを混入していない全ての試験体(G2−W50、G2−W100及びG2−W200)では、コンクリートの表面が白色になる脱色現象が起こっており、吸着材に対する蒸留水の混入量が50倍のG2−W50試験体では約3.71mmと最も大きく起こっていた。一方、バクテリアが混入された試験体は吸着材に対するバクテリアの混入量の100質量倍以下では、コーティング膜の脱落および減少が起こっていたが、コンクリートの表面で白色の脱色現象は起こっていなかった。これは、バクテリアが形成した内部スライムの及びシリカ成分(SiO)によって内部緻密度が向上したためであると判断される。
(2) Sulfuric acid immersion depth In FIG. 28, in order to observe the penetration depth of sulfuric acid in the test specimen according to the amount of bacteria mixed in the adsorbent on the soaking days of 28 days, the cross section was cut and image analysis was performed. Results are shown. In all specimens (G2-W50, G2-W100, and G2-W200) that do not contain bacteria, the decolorization phenomenon that the concrete surface becomes white has occurred, and the amount of distilled water mixed into the adsorbent is 50 times greater. In the G2-W50 specimen, the largest occurrence was about 3.71 mm. On the other hand, in the test specimens in which bacteria were mixed, the coating film dropped off and decreased at 100 mass times or less of the amount of bacteria mixed in the adsorbent, but the white decolorization phenomenon did not occur on the concrete surface. This is considered to be because the internal density of the internal slime formed by bacteria and the silica component (SiO 2 ) was improved.

(3)内部の微細構造及び反応生成物
図29及び図30では、それぞれ第2組の主要変数に応じた反応生成物の主要回折ピーク(XRD)、ならびに表面構造(SEM)および元素分析結果(EDS)を示した。分析の結果、バクテリアを混入していない試験体では、吸着材に対する蒸留水の混入量とは関係なく石膏及び二酸化硫黄の強度が強く検出された。内部の微細構造でも針状のエトリンガイト形状が確認されており、元素分析の結果、多量のS(硫黄)元素が測定された。このような反応生成物は、コンクリートの膨張及び軟化作用を起こし、組織構造の破壊及び亀裂を起こす。一方、バクテリアを混入した試験体は、吸着材に対するバクテリアの混入量が増加するほどSiOのピークの数および強度が増加する傾向を示しており、内部構造にて多量のスライム(Slime)膜が形成され、内部緻密度が向上したことが分かった。また、EDSの分析結果、第1組と同じくバクテリアを吸着材の質量対比で200倍混入したG2−M200、G2−D200の試験体では、SiOのためSi元素が高く現れる傾向を示しており、培地及びバクテリアのためMg、Na、Cl及びPなどが追加で確認された。
(3) Internal microstructure and reaction product In FIGS. 29 and 30, the main diffraction peak (XRD) of the reaction product according to the second set of main variables, and the surface structure (SEM) and elemental analysis results ( EDS). As a result of the analysis, the strength of gypsum and sulfur dioxide was strongly detected in the test specimen not containing bacteria, regardless of the amount of distilled water mixed into the adsorbent. A needle-like ettringite shape was confirmed even in the internal microstructure, and as a result of elemental analysis, a large amount of S (sulfur) element was measured. Such reaction products cause the expansion and softening action of the concrete, causing destruction and cracking of the structure. On the other hand, the test sample mixed with bacteria shows a tendency that the number and intensity of SiO 2 peaks increase as the amount of bacteria mixed in the adsorbent increases, and a large amount of slime film is formed in the internal structure. It was found that the internal density was improved. In addition, as a result of EDS analysis, in the G2-M200 and G2-D200 specimens in which bacteria were mixed 200 times as much as the mass of the adsorbent as in the first set, the Si element tends to appear high due to SiO 2. In addition, Mg, Na, Cl and P were additionally confirmed for the medium and bacteria.

(4)質量の変化
図31には、吸着材に対するバクテリアの混入量に応じた浸漬日数別の質量の変化を示した。バクテリアを混入していない試験体(G2−W50、G2−W100及びG2−W200)の質量は、浸漬日数に応じて吸着材に対する蒸留水の混入量が増加するほど減少していた。一方、バクテリアを混入した試験体の浸漬日数3日での質量の変化では、培地の有無及びバクテリアの混入量に対する影響は微々であった。しかし、浸漬日数28日では吸着材の質量対比でバクテリアが50倍混入されたG2−M50、G2−D50の試験体は、バクテリアを混入した他の試験体に比べて最も多い質量減少を示した。
(4) Change in Mass FIG. 31 shows change in mass according to the number of days of immersion according to the amount of bacteria mixed in the adsorbent. The mass of the test specimens (G2-W50, G2-W100, and G2-W200) not mixed with bacteria decreased as the amount of distilled water mixed into the adsorbent increased according to the number of days of immersion. On the other hand, the change in the mass of the test specimen mixed with bacteria after 3 days of immersion had a minor effect on the presence of the medium and the amount of bacterial contamination. However, on the 28 days of immersion, the G2-M50 and G2-D50 specimens mixed with bacteria 50 times the mass of the adsorbent showed the largest decrease in mass compared to other specimens mixed with bacteria. .

(5)圧縮強度
図32には、第2組の硫酸浸漬による圧縮強度の比(fck/fck(0))を示した。バクテリアを混入していない試験体(G2−W50、G2−W100及びG2−W200)の圧縮強度の比は、浸漬日数7日では吸着材に対する蒸留水の混入率とは関係なく約9〜11%の増加を示しており、浸漬日数28日では約12〜15%の増加を示した。浸漬日数3日において、バクテリアを混入した試験体の圧縮強度の比は、バクテリアの混入量及び培地の有無に対して、大きな影響を受けていなかった。しかし、バクテリアを混入した試験体の圧縮強度の比は、浸漬日数28日でコーティング材を塗布していない試験体に比べ約30%高く示された。また、吸着材に対するバクテリアの混入率が100%の試験体の圧縮強度の比は、吸着材の質量に対する蒸留水の混入量が100倍の試験体に比べ約4%高く示された。これは、バクテリアが形成したスライム(Glycocalyx)及びシリカ成分(SiO)によってコーティング材の内部緻密度が向上したためである。
(5) Compressive Strength FIG. 32 shows the ratio of compressive strength (f ck / f ck (0) ) by the second set of sulfuric acid immersion. The ratio of the compressive strength of the test specimens (G2-W50, G2-W100, and G2-W200) not containing bacteria is about 9 to 11% regardless of the mixing rate of distilled water with respect to the adsorbent when the immersion days are 7 days. An increase of about 12 to 15% was exhibited at 28 days of immersion. In the soaking days of 3, the ratio of the compressive strength of the test specimens mixed with bacteria was not greatly affected by the amount of mixed bacteria and the presence or absence of the medium. However, the ratio of compressive strength of the test specimens mixed with bacteria was about 30% higher than that of the test specimens with 28 days of immersion and no coating material applied. In addition, the ratio of the compressive strength of the test specimen having 100% bacterial contamination to the adsorbent was about 4% higher than that of the test specimen having 100 times the amount of distilled water mixed with the mass of the adsorbent. This is because the internal density of the coating material is improved by the slime (Glycocalix) formed by bacteria and the silica component (SiO 2 ).

(6)動弾性係数
図33及び図34には、それぞれ硫酸浸漬日数28日で、第2組の主要変数による各試験体の中央部の動弾性係数の比(Ed_c/Ed_c(0))、及び表面部の動弾性係数の比(Ed_s/Ed_s(0))を示した。中央部の動弾性係数の比は、全ての配合で約0.97〜1.08の類似した範囲の水準であった。一方、表面部の動弾性係数の比は、バクテリアを混入していない試験体(G2−W50、G2−W100及びG2−W200)で吸着材に対する蒸留水の混入量が増加するほど減少していた。これは水−結合材の増加のためコーティング材の強度が低下したためである。逆に、バクテリアを混入した試験体の中央部の動弾性係数の比は、培地の種類とは関係なく吸着材に対するバクテリアの混入量が増加するほど増加していた。また、バクテリアを混入した試験体の表面部の動弾性係数の比は、約1.00〜1.05の範囲で、浸漬前と類似した水準を示していた。
(6) Kinematic Elastic Coefficients In FIGS. 33 and 34, the ratio of kinematic elastic modulus (E d_c / E d_c (0)) in the central part of each specimen with the second set of main variables is 28 days in sulfuric acid. ) And the ratio of the dynamic elastic modulus of the surface portion (E d — s / E d — s (0) ). The central kinematic modulus ratio was a level in the similar range of about 0.97 to 1.08 for all formulations. On the other hand, the ratio of the surface elastic modulus was decreased as the amount of distilled water mixed in the adsorbent increased in the specimens (G2-W50, G2-W100, and G2-W200) in which bacteria were not mixed. . This is because the strength of the coating material is reduced due to an increase in the water-binding material. On the other hand, the ratio of the kinematic elastic modulus at the center of the test specimen mixed with bacteria increased as the amount of bacteria mixed with the adsorbent increased regardless of the type of medium. Moreover, the ratio of the dynamic elastic modulus of the surface part of the test body mixed with bacteria was in the range of about 1.00 to 1.05, showing a level similar to that before immersion.

[コンクリート性能評価の結果(第3組)]
(1)外観の変化
硫酸浸漬による試験体の浸漬日数別の外観の変化を図35a及び図35bに示した。以前の実験を通して、浸漬日数1日は硫酸浸漬に対してコンクリートの外観は大した変化を示さなかったため測定していない。浸漬日数7日において、バクテリアを混入していない試験体(G3−C0.5、G3−C1.0及びG3−C3.0)の外観は、コーティングの厚さが0.5mmの試験体を除いて、コーティングの厚さに対して大した影響を示さなかった。また、バクテリアを混入した全ての試験体でも、コーティングの厚さ及び培地の種類に対する影響は微々であった。逆に、浸漬日数28日において、バクテリアを混入していない試験体(G3−C0.5、G3−C1.0及びG3−C3.0)の外観は、バクテリアを混入した試験体に比べてコーティング材の脱落現象が大きく示された。特に、コーティングの厚さが0.5mmのG3−C0.5の試験体は、コーティング材が剥離してコンクリートが露出した。一方、バクテリアを混入した試験体の外観は、コーティングの厚さが薄いほどコーティング材の剥離現象が大きく現れた。
[Results of concrete performance evaluation (3rd group)]
(1) Change in Appearance Changes in the appearance of the test specimen by immersion days due to sulfuric acid immersion are shown in FIGS. 35a and 35b. Through previous experiments, the number of days of immersion was not measured because the appearance of the concrete did not change significantly with respect to sulfuric acid immersion. The appearance of the test specimens (G3-C0.5, G3-C1.0 and G3-C3.0) not contaminated with bacteria on the immersion days of 7 days, except for the test specimen with a coating thickness of 0.5 mm And did not show a significant effect on the thickness of the coating. Also, all specimens contaminated with bacteria had a minor effect on coating thickness and media type. On the contrary, the appearance of the specimens (G3-C0.5, G3-C1.0, and G3-C3.0) not mixed with bacteria on the immersion days 28 days was coated as compared with the specimens mixed with bacteria. The dropout phenomenon of the wood was greatly shown. In particular, in the G3-C0.5 test body having a coating thickness of 0.5 mm, the coating material was peeled off and the concrete was exposed. On the other hand, as for the appearance of the test specimen mixed with bacteria, the peeling phenomenon of the coating material appeared more as the coating thickness was thinner.

(2)硫酸の浸透深さ
図36に、浸漬日数28日におけるコーティング厚さによる試験体の硫酸の浸透深さを観察するために断面を切断してイメージ分析した結果を示した。バクテリアを混入していない全ての試験体(G3−C0.5、G3−C1.0及びG3−C3.0)では、浸漬日数7〜28日でコーティング膜の脱落のために表面が露出していた。このため、コーティングの厚さが1.0mm以下の試験体の硫酸の浸透深さは、約2.99〜2.15mmでコーティングされていない試験体(C)と類似して測定された。一方、バクテリアを混入した試験体は、コーティング膜の脱落現象にもかかわらず、硫酸の浸透深さは測定されなかった。
(2) Sulfuric acid penetration depth FIG. 36 shows the result of image analysis by cutting a cross section in order to observe the sulfuric acid penetration depth of the test specimen according to the coating thickness at the immersion days of 28 days. In all specimens (G3-C0.5, G3-C1.0 and G3-C3.0) not contaminated with bacteria, the surface was exposed due to the removal of the coating film after 7-28 days of immersion. It was. For this reason, the penetration depth of the sulfuric acid of the test specimen having a coating thickness of 1.0 mm or less was measured in the same manner as the specimen (C) not coated at about 2.99 to 2.15 mm. On the other hand, the penetration depth of sulfuric acid was not measured for the test specimens mixed with bacteria, despite the coating film falling off phenomenon.

(3)表面構造及び反応生成物
図37及び図38では、それぞれ第3組の主要変数による反応生成物の主要回折ピーク、ならびに表面構造および元素分析結果を示した。分析の結果、全ての試験体で主要な反応生成物である石膏(G)、石英(Q)、二酸化硫黄(S)及び炭酸カルシウムを示すピークが検出されていた。特に、バクテリアの混入有無に関係なくコーティング厚さ1mm以下では反応生成物である石膏及び二酸化硫黄の強度が強く検出されており、内部の微細構造でも多量の石膏及びエトリンガイトが確認された。また、EDS分析結果、石膏及びエトリンガイトを形成の際の消耗のため、カルシウムの回折ピークは比較的低く示された。一方、コーティングの厚さが3.0mmのバクテリアを混入した試験体は、培地の種類とは関係なくSiOの強度が増加する傾向を示した。これによって、他の試験体に比べて高い圧縮強度及び耐硫酸性の向上を示すと判断される。また、EDS分析結果、第1組及び第2組と同じくSi元素が高く示される傾向を示しており、培地及びバクテリアによってMg、Na、Cl及びPなどが追加で確認された。
(3) Surface structure and reaction product In FIG.37 and FIG.38, the main diffraction peak of the reaction product by the 3rd set of main variables, the surface structure, and the elemental analysis result were shown, respectively. As a result of analysis, peaks indicating gypsum (G), quartz (Q), sulfur dioxide (S), and calcium carbonate, which are main reaction products, were detected in all the specimens. In particular, the strength of gypsum and sulfur dioxide as reaction products was strongly detected at coating thicknesses of 1 mm or less regardless of the presence or absence of bacteria, and a large amount of gypsum and ettringite were confirmed even in the internal microstructure. Further, as a result of EDS analysis, the calcium diffraction peak was relatively low due to consumption during the formation of gypsum and ettringite. On the other hand, test specimens mixed with bacteria having a coating thickness of 3.0 mm showed a tendency for the SiO 2 strength to increase regardless of the type of medium. Thus, it is judged that the compression strength and sulfuric acid resistance are improved as compared with other test specimens. Moreover, the EDS analysis result showed a tendency to show high Si element as in the first group and the second group, and Mg, Na, Cl, and P were additionally confirmed by the medium and bacteria.

(4)質量の変化
図39には、第3組の硫酸の浸漬日数別の質量の変化を示した。バクテリアを混入していない試験体(G3−C0.5、G3−C1.0及びG3−C3.0)は、浸漬日数3日でコーティング厚さとは関係なく大した変化を示さなかった。逆に、浸漬日数28日ではコーティング材の厚さが0.5mmの試験体で約8%の最も大きい質量減少を示した。一方、浸漬日数別のバクテリアを混入した試験体は、培地の種類及びコーティングの厚さとは関係なく、バクテリアを混入していない試験体に比べて、質量が約1〜2%高く示されるか、類似した傾向を示した。
(4) Change in Mass FIG. 39 shows the change in mass according to the number of days of immersion of the third set of sulfuric acid. Specimens not contaminated with bacteria (G3-C0.5, G3-C1.0 and G3-C3.0) did not show significant changes regardless of the coating thickness after 3 days of immersion. On the other hand, the immersion time of 28 days showed the largest mass loss of about 8% in the test piece having a coating thickness of 0.5 mm. On the other hand, the test specimens mixed with bacteria according to the number of days of immersion show that the mass is about 1 to 2% higher than the test specimens without bacteria, regardless of the type of medium and the thickness of the coating. A similar trend was shown.

(5)圧縮強度
図40には、第3組の硫酸浸漬による浸漬日数別の圧縮強度の比(fck/fck(0))を示した。バクテリアを混入していない試験体(G3−C0.5、G3−C1.0及びG3−C3.0)の圧縮強度の比は、コーティング厚さ0.5mmを除いては浸漬日数が増加するほど約8〜10%の増加を示した。マルトース培地で培養したバクテリアを混入した試験体の圧縮強度の比は、浸漬日数3日でコーティングの厚さが増加するほど増加する傾向を示しており、デキストロース培地でも類似した傾向を示した。また、浸漬日数28日での圧縮強度の比は、培地の種類に関係なくコーティング厚さが1.0mm以上の試験体で最も大きく示された。バクテリアを混入したG3−M3.0の試験体の圧縮強度の比は、浸漬日数28日でコーティング材を塗布していない試験体に比べて約36%高く示されており、バクテリアを混入していないG3−0.3の試験体に比べて約4〜6%高く示された。これは、コーティング材にて形成されたスライム膜、及び内部緻密度の向上によって硫酸の浸透が抑制され、圧縮強度が向上されたためであると判断される。
(5) Compressive Strength FIG. 40 shows the ratio of compressive strength (f ck / f ck (0) ) according to the number of days of immersion by the third set of sulfuric acid immersion. The ratio of the compressive strength of the test specimens (G3-C0.5, G3-C1.0 and G3-C3.0) not mixed with bacteria increases as the immersion days increase except for the coating thickness of 0.5 mm. An increase of about 8-10% was shown. The ratio of the compressive strength of the test specimens mixed with bacteria cultured in maltose medium showed a tendency to increase as the coating thickness increased in 3 days of immersion, and a similar tendency was observed in dextrose medium. In addition, the ratio of compressive strength after 28 days of immersion was the largest for the test specimens having a coating thickness of 1.0 mm or more, regardless of the type of medium. The compressive strength ratio of G3-M3.0 specimens containing bacteria is about 36% higher than that of specimens with 28 days of immersion and no coating material applied. It was shown to be about 4-6% higher than the G3-0.3 specimen without. This is considered to be because the penetration of sulfuric acid was suppressed and the compressive strength was improved by the improvement of the slime film formed of the coating material and the internal density.

(6)動弾性係数
図41及び図42は、それぞれ硫酸浸漬日数28日におけるコーティングの厚さによる試験体中央部の動弾性係数の比(Ed_c/Ed_c(0))、及び表面部の動弾性係数の比(Ed_s/Ed_s(0))を示した。中央部の動弾性係数の比は、バクテリアの混入有無とは関係なく類似した傾向を示した。一方、コーティングの厚さが1.0mm以下の試験体での表面部の動弾性係数の比は、バクテリアの混入有無及び培地の種類とは関係なく類似した傾向を示した。しかし、コーティングの厚さが3mmの試験体における表面部の動弾性係数の比において、マルトースで培養したバクテリアを混入した試験体は、バクテリアを混入していない試験体に比べて約21%高い値を示した。また、デキストロースで培養されたバクテリアを混入したG3−D3.0の試験体に比べて、約8%高い値を示した。これは、バクテリアが生成したスライムの量、及び硫酸侵食による反応生成物による差であると判断される。
(6) Dynamic elastic modulus FIGS. 41 and 42 show the ratio of the dynamic elastic modulus (E d_c / E d_c (0) ) at the center of the specimen according to the coating thickness when the sulfuric acid immersion days are 28 days, and the surface area, respectively. The ratio of the dynamic elastic modulus (E d — s / E d — s (0) ) is shown. The ratio of the kinematic elastic modulus at the center showed a similar tendency regardless of the presence or absence of bacteria. On the other hand, the ratio of the surface elastic modulus of the test specimen having a coating thickness of 1.0 mm or less showed a similar tendency regardless of the presence or absence of bacteria and the type of medium. However, in the ratio of the kinematic elastic modulus of the surface portion of the test specimen having a coating thickness of 3 mm, the test specimen in which the bacteria cultured in maltose are mixed is about 21% higher than the specimen in which the bacteria are not mixed. showed that. In addition, the value was about 8% higher than the G3-D3.0 specimen containing bacteria cultured in dextrose. This is judged to be a difference due to the amount of slime produced by the bacteria and the reaction product due to sulfuric acid erosion.

[従来技術との比較分析結果]
以下では、コンクリート内の硫酸挙動に対する従来のエポキシコーティング材と、本発明とを比較するために、計4配合を実験した結果を説明する。実験体名は、エポキシコーティング材を塗布したコンクリートは「Epoxy」、バクテリアを混入していないコーティング材を「Hwangtoh」、マルトース培地で培養されたバクテリアを混入したコーティング材を塗布したコンクリートを「Maltose」、デキストロース培地で培養されたバクテリアを混入したコーティング材を塗布したコンクリートを「Dextrose」と称した。エポキシコーティング材はS社の製品を使用しており、エポキシ樹脂とアミン系硬化剤とを1:1で混合して塗布しており、主成分及び物理的特性は下記表9に示したとおりである。スライムバクテリア基盤のコーティング材は、上述した実験に基づいて下記表10に示したように選定しており、バクテリアの混入可否によるコーティング材の性能を評価するために全ての条件を同一にして追加配合を行った。全ての実験体は筆で同様に塗布された。また、コーティングの厚さを同じくするために、エポキシコーティング材は1回塗布した後、12時間乾燥してから2回塗布した。コーティングの厚さは1.0mm±0.05mmに固定した。コンクリートの耐硫酸性を評価するために、JIS K 8951基準に従って、硫酸5%溶液に浸漬されたコンクリートの浸漬日数別の外観の変化、質量の変化、圧縮強度及び動弾性係数を評価した。
[Results of comparative analysis with conventional technology]
Below, in order to compare the conventional epoxy coating material with respect to the sulfuric acid behavior in concrete, and this invention, the result of having experimented a total of 4 mixing | blending is demonstrated. The experimental body name is “Epoxy” for concrete coated with epoxy coating material, “Hwangtoh” for coating material not mixed with bacteria, and “Maltose” for concrete coated with bacteria cultured in maltose medium. A concrete coated with a coating material mixed with bacteria cultured in a dextrose medium was called “Dextrose”. The epoxy coating material uses the product of company S, and the epoxy resin and amine curing agent are mixed and applied in a 1: 1 ratio. The main components and physical properties are as shown in Table 9 below. is there. The slime bacteria-based coating material is selected as shown in Table 10 below based on the above-described experiment. In order to evaluate the performance of the coating material depending on whether or not bacteria are mixed, all the conditions are the same, and the additional formulation is added. Went. All experimental bodies were similarly applied with a brush. In order to make the coating thickness the same, the epoxy coating material was applied once, then dried for 12 hours and then applied twice. The coating thickness was fixed at 1.0 mm ± 0.05 mm. In order to evaluate the sulfuric acid resistance of concrete, the change in appearance, the change in mass, the compressive strength, and the kinematic modulus of each concrete immersed in a 5% sulfuric acid solution were evaluated according to JIS K 8951 standard.

(1)外観の変化
硫酸浸漬による試験体の浸漬日数別の外観の状態を図43に示した。コーティング材を塗布していない試験体(Control)の外観は、浸漬日数が増加するほどペーストがなくなり、骨材が露出した。浸漬日数7日において、エポキシコーティング材が塗布されたコンクリートの外観は、亀裂及び膨張現象が発生していた。一方、バクテリアを混入したコーティング材が塗布されたコンクリートは、大した変化を示さなかった。浸漬日数28日において、エポキシを塗布したコンクリートの外観は、コーティング材の脱落現象が起こっており、バクテリアを混入していないコーティング材を塗布したコンクリートも類似した傾向を示した。しかし、スライムバクテリア基盤のコーティング材を塗布したコンクリートの外観は、コーティング材の脱落現象が起こったものの、これは他の試験体に比べ小さく示された。
(1) Change in appearance FIG. 43 shows the appearance of the test specimens immersed in sulfuric acid according to the number of days of immersion. As for the appearance of the test body (Control) to which the coating material was not applied, as the immersion days increased, the paste disappeared and the aggregate was exposed. In the soaking days, the appearance of the concrete coated with the epoxy coating material was cracked and expanded. On the other hand, the concrete applied with the coating material mixed with bacteria did not show much change. In the dipping period of 28 days, the appearance of the concrete coated with epoxy had a phenomenon that the coating material dropped out, and the concrete coated with the coating material not mixed with bacteria showed a similar tendency. However, the appearance of the concrete coated with a slime bacteria-based coating material was shown to be smaller than the other specimens, although the coating material dropped out.

(2)質量の変化
図44には、硫酸浸漬日数別の質量の変化を示した。コーティング材を塗布していない試験体(Control)は、浸漬日数7日から28日の間に約6〜11%の質量減少を示した。また、エポキシコーティング材を塗布したコンクリート(Epoxy)は、浸漬日数28日で約5%の急激な質量減少を示した。一方、コーティング材を塗布していない試験体(Control)を除いた全ての試験体の浸漬日数別の質量は、浸漬日数28日で約5〜6%が減少し、類似した傾向を示した。
(2) Change in Mass FIG. 44 shows a change in mass according to the number of days of sulfuric acid immersion. The test body to which the coating material was not applied (Control) showed a mass loss of about 6 to 11% between 7 and 28 days. Moreover, the concrete (Epoxy) which apply | coated the epoxy coating material showed the rapid mass reduction of about 5% in the immersion days 28 days. On the other hand, the mass according to the number of immersion days of all the test bodies except the test body to which the coating material was not applied (Control) decreased by about 5 to 6% at the immersion days of 28 days, and showed a similar tendency.

(3)圧縮強度
図45には、硫酸浸漬による浸漬日数別の圧縮強度の比(fck/fck(0))を示した。コーティング材を塗布していない試験体の圧縮強度の比は、浸漬日数28日で約22%の低下を示した。エポキシコーティング材を塗布した試験体の圧縮強度の比は、浸漬日数が増加するほど減少していた。一方、バクテリアを混入した試験体の圧縮強度の比は、浸漬日数が増加するほど増加しており、浸漬日数28日で圧縮強度の比は、バクテリアを混入していない試験体(Hawngtoh)に比べて約5〜6%高く示されており、エポキシコーティング材を塗布した試験体に比べて約26〜27%高く示された。これは、浸漬日数によるコーティング材の反応生成物、バクテリアが形成したスライム膜及びシリカ成分によって、内部緻密度が向上したためである。
(3) Compressive strength FIG. 45 shows the ratio of compressive strength (f ck / f ck (0) ) according to the number of days of immersion by sulfuric acid immersion. The ratio of the compressive strength of the test specimens to which the coating material was not applied showed a decrease of about 22% after 28 days of immersion. The ratio of the compressive strength of the test piece to which the epoxy coating material was applied decreased as the number of days of immersion increased. On the other hand, the ratio of the compressive strength of the specimen mixed with bacteria increases as the number of days of immersion increases, and the ratio of the compressive strength after 28 days of immersion is higher than that of the specimen (Hawgtoh) not mixed with bacteria. About 5 to 6% higher, and about 26 to 27% higher than that of the test piece to which the epoxy coating material was applied. This is because the internal density was improved by the reaction product of the coating material depending on the number of days of immersion, the slime film formed by bacteria, and the silica component.

(4)動弾性係数
図46及び図47には、それぞれ硫酸浸漬日数28日で試験体の中央分の動弾性係数の比(Ed_c/Ed_c(0))、及び表面部の動弾性係数の比(Ed_s/Ed_s(0))を示した。中央部の動弾性係数の比は、コーティング材を塗布していない試験体(Control)を除いた全ての試験体で約0.97〜1.06の範囲であり、類似して示された。一方、表面部の動弾性係数の比は、エポキシコーティング材を塗布した試験体がバクテリアを混入していない試験体(Hwangtoh)に比べて約6%高く示されたものの、バクテリアを混入した試験体に比べて約9%低く示された。
(4) Kinematic Elastic Coefficients FIG. 46 and FIG. 47 show the ratio (E d_c / E d_c (0) ) of the dynamic modulus of the center part of the test specimen with 28 days of sulfuric acid immersion, and the dynamic elastic coefficient of the surface portion, respectively. Ratio (E d — s / E d — s (0) ). The ratio of the kinematic elastic modulus at the central portion was in the range of about 0.97 to 1.06 for all the test samples except the test sample (Control) to which the coating material was not applied, and was shown similarly. On the other hand, the ratio of the kinematic elastic modulus of the surface portion was about 6% higher than that of the test specimen (Hwangtoh) in which the epoxy coating material was applied, but the test specimen in which bacteria were mixed. About 9% lower than.

実験例2(活用バクテリア:ロドシュードモナス・パルストリス及びバチルス・チューリンゲンシス)
ロドシュードモナス・パルストリス及びバチルス・チューリンゲンシスに対して、バクテリアを混入したコーティング材を製造するために、結合材として比重が2.67g/cmのα−半水石膏(α−hermihydrate gypsum)及び比重が2.91g/cmの高炉スラグ(blast furnace slag;GGBS)を1:1の質量比で混合した結合材を用い、吸着材を浸漬した培養液と2.2:1(吸着材−結合材の比が2.2)の質量比で混合(吸着材としては、前記膨張蛭石を、バクテリア培養液:膨張蛭石の質量比=10:1で使用)したことを除いては、前記実験例1と同じ方法で実験を行った。実験結果は以下のようである。
Experimental example 2 (Bacteria used: Rhodopseudomonas pulse Tris and Bacillus thuringiensis)
Α-hemihydrate gypsum having a specific gravity of 2.67 g / cm 3 as a binder for producing a coating material mixed with bacteria against Rhodopseudomonas pulstris and Bacillus thuringiensis, and Using a binding material in which a blast furnace slag (GGBS) having a specific gravity of 2.91 g / cm 3 was mixed at a mass ratio of 1: 1, a culture solution in which the adsorbent was immersed and 2.2: 1 (adsorbent − Except that the ratio of the binder is 2.2) and is mixed at a mass ratio (as the adsorbent, the expanded meteorite is used at a bacterial culture solution: expanded meteorite mass ratio = 10: 1). The experiment was performed in the same manner as in Experimental Example 1. The experimental results are as follows.

(1)外観の変化
硫酸浸漬による試験体の浸漬日数別の外観の状態を図48に示した。全ての試験体は浸漬材齢1日及び3日ではっきりとした外観の変化を示さなかった。浸漬材齢7日以降、コンクリート試験体(OPC)及びバチルス・チューリンゲンシスを混入したコーティング材を使用した試験体は、外観の侵食が現れており、特にコンクリート試験体(OPC)の場合、材齢28日では目立つ外観の侵食を示した。ロドシュードモナス・パルストリスを混入したコーティング材を使用した試験体は目立つ外観の変化を示さなかった。
(1) Change in Appearance FIG. 48 shows the appearance of the test specimens immersed in sulfuric acid according to the number of days of immersion. All specimens showed no apparent change in appearance at 1 and 3 days of immersion material age. After 7 days of soaking material, concrete specimens (OPC) and specimens using coating materials mixed with Bacillus thuringiensis show erosion of appearance, especially in the case of concrete specimens (OPC). On 28th, there was a noticeable erosion. Specimens using a coating material mixed with Rhodopseudomonas pulse Tris showed no noticeable change in appearance.

(2)圧縮強度
浸漬材齢による試験体の圧縮強度の変化を図49に示した。ロドシュードモナス・パルストリス及びバチルス・チューリンゲンシスを混入したコーティング材を使用した場合、浸漬材齢7日までで、それぞれ約45%及び25%の圧縮強度の増加を示しており、その後、浸漬材齢28日までで45%の圧縮強度の減少を示した。一方、コンクリート試験体(OPC)の場合、浸漬材齢7日で約5%、浸漬材齢28日で約10%の圧縮強度の減少を示した。
(2) Compressive strength FIG. 49 shows the change in the compressive strength of the test specimen according to the age of the immersion material. When a coating material mixed with Rhodopseudomonas pulstris and Bacillus thuringiensis is used, it shows an increase in compressive strength of about 45% and 25% up to 7 days of immersion material, respectively. It showed a 45% decrease in compressive strength up to 28 days. On the other hand, the concrete specimen (OPC) showed a decrease in compressive strength of about 5% at 7 days of immersion material and about 10% at 28 days of immersion material.

(3)質量の変化
浸漬材料による試験体の質量の変化を図50に示した。全ての試験体は浸漬材齢の増加につれて、質量の減少を示した。コンクリート試験体(OPC)の場合、浸漬材齢28日で約12%の質量減少を示しており、ロドシュードモナス・パルストリス及びバチルス・チューリンゲンシスを混入したコーティング材を使用した場合、材齢28日で約5%の質量の減少を示した。
(3) Change in Mass FIG. 50 shows the change in the mass of the test specimen due to the immersion material. All specimens showed a decrease in mass with increasing soaking material age. In the case of a concrete specimen (OPC), it shows a mass loss of about 12% at the soaking material age of 28 days, and when using a coating material mixed with Rhodopseudomonas pultris and Bacillus thuringiensis, the material age is 28 days. Showed a mass loss of about 5%.

(4)微細構造の分析(SEM)
硫酸5%水溶液への浸漬28日以降、バクテリアの吸着性を評価するために、微細構造の分析結果を図51に示した。これによれば、ロドシュードモナス・パルストリス及びバチルス・チューリンゲンシスを混入したコーティング材の粒子表面のバクテリア群集の形成を確認することができた。
(4) Microstructure analysis (SEM)
The microstructural analysis results are shown in FIG. 51 in order to evaluate bacterial adsorption after 28 days of immersion in a 5% sulfuric acid aqueous solution. According to this, formation of a bacterial community on the particle surface of the coating material mixed with Rhodopseudomonas pulstris and Bacillus thuringiensis was confirmed.

実験例3(活用バクテリア:ロードバクター・カプスラタス、ロドシュードモナス・パルストリス、バチルス・チューリンゲンシス及びバチルス・サブチリス)
ロードバクター・カプスラタス、ロドシュードモナス・パルストリス、バチルス・チューリンゲンシス及びバチルス・サブチリスに対して、バクテリアを混入したコーティング材を製造するために、結合材として比重が3.15g/cmの普通ポートランドセメント(ordinary portland cement;OPC)及び比重が2.91g/cmの高炉スラグを1:1の質量比で混合した結合材を、吸着材が浸漬された培養液と2.2:1(吸着材−結合材の比が2.2)の質量比で混合(吸着材としては、前記膨張蛭石を、バクテリア培養液:膨張蛭石の質量比=10:1で使用)したことを除いては、前記実験例1と同じ方法で実験を行った。実験結果は以下のようである。
Experimental Example 3 (Utilized bacteria: Rhodobacter capsulatus, Rhodopseudomonas pultris, Bacillus thuringiensis and Bacillus subtilis)
Ordinary Portland with a specific gravity of 3.15 g / cm 3 as a binding material for the production of a coating material mixed with bacteria against Rhodobacter capsulatus, Rhodopseudomonas pulse Tris, Bacillus thuringiensis and Bacillus subtilis A binder in which cement (ordinary portland cement; OPC) and blast furnace slag having a specific gravity of 2.91 g / cm 3 are mixed at a mass ratio of 1: 1 is mixed with a culture solution in which the adsorbent is immersed in 2.2: 1 (adsorption). Except that the mass ratio of the material-binding material was 2.2) (the adsorbent used the expanded meteorite at a mass ratio of bacterial culture medium: expanded meteorite = 10: 1). The experiment was conducted in the same manner as in Experimental Example 1. The experimental results are as follows.

(1)質量の変化
浸漬材齢による試験体の質量変化を図52に示した。硫酸溶液の浸漬材齢7日での質量変化は、配合水として水及びバクテリア培地のみを使用した場合、約4%の質量減少を示しており、バクテリア接種の培養液を配合水として使用する場合、約3〜8%の質量減少を示した。
(1) Change in Mass FIG. 52 shows the change in the mass of the specimen due to the age of the immersion material. The change in the mass of the sulfuric acid solution at the age of 7 days shows a decrease in mass of about 4% when only water and a bacterial medium are used as the formulation water, and when the culture solution for bacterial inoculation is used as the formulation water About 3-8% mass loss.

(2)圧縮強度
浸漬材齢による試験体の圧縮強度の変化を図53に示した。配合水として水及びバクテリア培地のみを使用した試験体は、浸漬材齢が増加するほど圧縮強度が減少したが、バクテリア接種の培養液を配合水として使用した試験体は、浸漬材齢が増加しても圧縮強度の減少は示されなかった。
(2) Compressive strength FIG. 53 shows the change in the compressive strength of the test specimen according to the age of the immersion material. Specimens that used only water and bacterial media as blended water decreased in compressive strength as the soaking material age increased, but test specimens that used a bacterial inoculum culture solution as blended water had increased soaking material age. However, no decrease in compressive strength was shown.

実験例4(活用バクテリア:ロードバクター・カプスラタス、ロドシュードモナス・パルストリス、バチルス・チューリンゲンシス及びバチルス・サブチリス)
ロードバクター・カプスラタス、ロドシュードモナス・パルストリス、バチルス・チューリンゲンシス及びバチルス・サブチリスに対して、バクテリアを混入したコーティング材を製造するために、結合材として比重が2.67g/cmのα−半水石膏及び比重が2.91g/cmの高炉スラグを1:1の質量比で混合した結合材を、吸着材を浸漬した培養液と2.2:1(吸着材−結合材の比が2.2)の質量比で混合(吸着材としては、前記膨張蛭石を、バクテリア培養液:膨張蛭石の質量比=10:1で使用)したことを除いては、前記実験例1と同じ方法でコーティング材を製造した。また、製造したコーティング材を使用した試料を、硫酸腐食環境でのバクテリアの持続成長性を評価するために、JSTM C 7401に基づいて、硫酸5%溶液に浸漬した。浸漬材齢7日後、コーティング材表面の試料を採取し、これを培地に再接種(継代培養)して群落の形成を確認した。その結果を図54に示した。
Experimental Example 4 (Utilized bacteria: Rhodobacter capsulatus, Rhodopsemonas pultris, Bacillus thuringiensis and Bacillus subtilis)
In order to produce a coating material mixed with bacteria against Rhodobacter capsulatus, Rhodopsemonas pultris, Bacillus thuringiensis and Bacillus subtilis, α-half having a specific gravity of 2.67 g / cm 3 as a binding material. A binder prepared by mixing water gypsum and blast furnace slag having a specific gravity of 2.91 g / cm 3 at a mass ratio of 1: 1 is mixed with a culture solution in which the adsorbent is immersed and 2.2: 1 (the ratio of the adsorbent to the binder is 2.2) and mixed in a mass ratio (as an adsorbent, the expanded meteorite was used at a mass ratio of bacterial culture solution: expanded meteorite = 10: 1) A coating material was produced in the same manner. Further, a sample using the manufactured coating material was immersed in a 5% sulfuric acid solution based on JSTM C 7401 in order to evaluate the sustained growth of bacteria in a sulfuric acid corrosive environment. After 7 days of soaking material, a sample on the surface of the coating material was collected, and this was re-inoculated into the medium (passage culture) to confirm the formation of communities. The results are shown in FIG.

図54を参照すると、ロドシュードモナス・パルストリス及びバチルス・チューリンゲンシスを混入したコーティング材の場合、バクテリア群落は確認されておらず、ロードバクター・カプスラタス及びバチルス・サブチリスを混入したコーティング材の場合、比較的多いバクテリアの群落形成を確認することができた。これによれば、硫酸腐食環境に露出されるスライムを形成するバクテリアの持続成長性の側面からは、ロードバクター・カプスラタス及びバチルス・サブチリスの方が有利であることが分かった。   Referring to FIG. 54, in the case of the coating material mixed with Rhodopseudomonas pulstris and Bacillus thuringiensis, no bacterial community has been confirmed, and in the case of the coating material mixed with Rhodobacter capsulatus and Bacillus subtilis, It was possible to confirm the formation of numerous bacterial communities. According to this, it was found that Rhodobacter capsulatus and Bacillus subtilis are more advantageous from the aspect of sustained growth of bacteria that form slime exposed to a sulfuric acid corrosive environment.

実験例4(活用バクテリア:ロードバクター・カプスラタス、活用結合材:マグネシア−リン酸塩複合体)
前記結合材のうち、黄土基盤の結合材、α−半水石膏、高炉スラグ、フライアッシュ、普通ポートランドセメントを用いる場合、セメントの造成のための前記吸着材の使用にも関わらず、pHの上昇のためにバクテリアの成長持続性を完全に実現することは難しい。
Experimental Example 4 (Utilized bacteria: Rhodobacter capsulatus, utilized binder: magnesia-phosphate complex)
Among the binders, when using loess-based binders, α-hemihydrate gypsum, blast furnace slag, fly ash, and ordinary Portland cement, the pH of the adsorbent is not limited to the use of the adsorbent for cement formation. It is difficult to achieve bacterial growth sustainability completely due to the rise.

一方、マグネシア−リン酸塩複合体の場合、pH7〜9の中性水準のpHを示し、初期反応速度が非常に速いため、打設後5〜15分以内に凝結が始まり、高い初期強度の発現率を備えることができる。また、マグネシア−リン酸塩複合体の接着強度は、一般セメントに比べ高い水準であり、セメントコンクリートを母材として使用する場合、高い接着強度のために接着界面ではなく母材から破壊される。また、補修界面の水分状態による付着強度の損失が少なく(一般に、補修界面は湿潤状態である)、養成温度に対する強度発現の影響が少ない。また、上水・下水道の補修工事は一般に冬季に行われ、内部温度は平均0〜5℃の水準であるが、一般のセメントコンクリートの場合、温度が低い環境での強度発現は著しく遅い。一方、マグネシア−リン酸塩複合体は強度発現が養成温度に大きく影響されないため、補修時期によって品質が低下する恐れがない。よって、本発明ではマグネシア−リン酸塩複合体が本発明による結合材として十分な役割をすると判断した。   On the other hand, in the case of the magnesia-phosphate complex, it shows a neutral pH of pH 7 to 9, and the initial reaction rate is very fast, so that the setting starts within 5 to 15 minutes after placement, and the high initial strength is high. An expression rate can be provided. Further, the adhesive strength of the magnesia-phosphate composite is higher than that of general cement, and when cement concrete is used as a base material, it is broken not from the adhesive interface but from the base material due to the high adhesive strength. In addition, the loss of adhesion strength due to the moisture state at the repair interface is small (generally, the repair interface is in a wet state), and the effect of strength development on the training temperature is small. Water and sewer repair works are generally carried out in the winter, and the internal temperature is on average 0 to 5 ° C. However, in the case of general cement concrete, strength development in a low temperature environment is extremely slow. On the other hand, since the strength expression of the magnesia-phosphate complex is not greatly influenced by the training temperature, there is no possibility that the quality is deteriorated depending on the repair time. Therefore, in the present invention, it was determined that the magnesia-phosphate complex plays a sufficient role as the binder according to the present invention.

本実験例では、ロードバクター・カプスラタスに対して、バクテリアが混入したコーティング材を製造するための結合材として、多様な造成(下記表11を参照)のマグネシア−リン酸塩複合体を、吸着材を浸漬した培養液と2:1(吸着材−結合材の比が2)の質量比で混合(吸着材としては、前記膨張蛭石を、バクテリア培養液:膨張蛭石の質量比=10:1で使用)したことを除いては、前記実験例1と同じ方法でコーティング材を製造し、実験例1と同じ方法で実験を行った。試験体の圧縮強度及びpHを測定した結果を図55に示した。   In this experimental example, a variety of magnesia-phosphate complexes (see Table 11 below) were used as adsorbents as binders for the production of coating materials mixed with bacteria against Rhodobacter capsulatus. The admixture is mixed with the culture solution soaked in a mass ratio of 2: 1 (adsorbent-binding material ratio of 2) (as the adsorbent, the expanded meteorite is mixed with the bacterial culture solution: expanded meteorite mass ratio = 10: The coating material was manufactured by the same method as in Experimental Example 1 except that it was used in Example 1, and the experiment was performed by the same method as in Experimental Example 1. The results of measuring the compressive strength and pH of the test specimen are shown in FIG.

図55を参照すると、高い圧縮強度及び10未満のpH維持性能を実現するためには、マグネシア−リン酸塩複合体のリン酸塩の含量は20〜40質量%であることが好ましく、30〜40質量%であることがより好ましいことが分かる。このとき、マグネシア−リン酸塩複合体の速い初期反応速度を考慮して、遅延剤(ホウ酸:Borax)が前記マグネシア−リン酸塩複合体100質量部に対して、1〜10質量部の含量で添加されることが好ましく、3〜5質量部の水準で添加されることがより好ましいことが分かる。   Referring to FIG. 55, in order to achieve high compressive strength and pH maintenance performance of less than 10, the content of phosphate in the magnesia-phosphate complex is preferably 20 to 40% by mass, It turns out that it is more preferable that it is 40 mass%. At this time, considering the fast initial reaction rate of the magnesia-phosphate complex, the retarder (boric acid: Borax) is 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the magnesia-phosphate complex. It is found that it is preferably added at a content, and more preferably at a level of 3 to 5 parts by mass.

一方、リン酸塩の種類による圧縮強度及びpHに対する影響を調べるために、下記表12に示した4種の一リン酸塩及び4種の二リン酸塩を使用して実験例1と同じ方法で実験を行い、試験体の圧縮強度及びpHを測定した結果を図56に示した。   On the other hand, in order to investigate the influence of the type of phosphate on the compressive strength and pH, the same method as in Experimental Example 1 using the four monophosphates and four diphosphates shown in Table 12 below. FIG. 56 shows the result of the experiment conducted and the measurement of the compressive strength and pH of the test specimen.

図56を参照すると、おおよそ、二リン酸塩よりは一リン酸塩を使用した場合、優れた圧縮強度及びpHを示しており、一リン酸塩のうちでもリン酸ナトリウムまたはリン酸アンモニウム(NHPO)を使用することが最も好ましいことが分かる。 Referring to FIG. 56, roughly, when monophosphate is used rather than diphosphate, it shows excellent compressive strength and pH, and among the monophosphates, sodium phosphate or ammonium phosphate (NH It can be seen that it is most preferred to use 4 H 2 PO 4 ).

これまで説明した本発明の好ましい実施例は、技術的課題を解決するために開示されたものであり、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば本発明の範囲内で多様な修正、変更、不可などが可能であって、このような修正・変更などは、以下の特許請求の範囲に属すると考えるべきである。   The preferred embodiments of the present invention described so far have been disclosed to solve the technical problems, and those having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs can be used within the scope of the present invention. Such modifications, changes, etc. should be considered as belonging to the following claims.

110 開閉型クリップ
120 吸着パッド
130 連結用鋼棒
140 平衡錐
150 開閉蓋
160 ねじ式開口部
170 環状ピン
210 コンクリート球体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 Opening-and-closing type clip 120 Adsorption pad 130 Steel bar for connection 140 Balance cone 150 Opening and closing lid 160 Screw-type opening 170 Annular pin 210 Concrete sphere

Claims (22)

スライムを形成するバクテリアを吸着した吸着材、及び結合材を含み、
前記スライムを形成するバクテリアは、ロードバクター・カプスラタス、ロドシュードモナス・パルストリス、バチルス・チューリンゲンシス、及びバチルス・サブチリスからなる群から選択される1種以上である、コーティング材。
Look-containing bacteria adsorbent with adsorbed to form a slime, and binder,
The coating material, wherein the bacteria that form the slime are at least one selected from the group consisting of Rhodobacter capsulatus, Rhodopseudomonas pultris, Bacillus thuringiensis, and Bacillus subtilis .
前記吸着材は、高吸収性樹脂、高多孔性樹脂、膨張蛭石、パーライト及び珪藻土からなる群から選択される1種以上であることを特徴とする、請求項に記載のコーティング材。 The coating material according to claim 1 , wherein the adsorbent is at least one selected from the group consisting of a superabsorbent resin, a highly porous resin, expanded meteorite, pearlite, and diatomaceous earth. 前記結合材は、黄土基盤の結合材、α−半水石膏、高炉スラグ、フライアッシュ、普通ポートランドセメント及びマグネシア−リン酸塩結合材からなる群から選択される1種以上であることを特徴とする、請求項1または2に記載のコーティング材。 The binder is at least one selected from the group consisting of loess-based binder, α-hemihydrate gypsum, blast furnace slag, fly ash, ordinary Portland cement, and magnesia-phosphate binder. The coating material according to claim 1 or 2 . 前記マグネシア−リン酸塩結合材は、前記結合材の総質量に対して、リン酸塩の含量が10〜50質量%であることを特徴とする、請求項に記載のコーティング材。 The coating material according to claim 3 , wherein the magnesia-phosphate binder has a phosphate content of 10 to 50 mass% with respect to the total mass of the binder. 前記リン酸塩はリン酸カルシウム(KHPO)、二リン酸カルシウム(Ca(HPO)、リン酸ナトリウム(NaHPO)、リン酸アンモニウム(NHPO)、リン酸二カリウム(KHPO)、リン酸カルシウム(CaHPO)、リン酸二ナトリウム(NaHPO)、及びリン酸二アンモニウム((NHHPO)からなる群から選択される1種以上であることを特徴とする、請求項に記載のコーティング材。 The phosphate includes calcium phosphate (KH 2 PO 4 ), calcium diphosphate (Ca (H 2 PO 4 ) 2 ), sodium phosphate (NaH 2 PO 4 ), ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ), and phosphoric acid. One or more selected from the group consisting of dipotassium (K 2 HPO 4 ), calcium phosphate (CaHPO 4 ), disodium phosphate (Na 2 HPO 4 ), and diammonium phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) The coating material according to claim 4 , wherein: 前記マグネシア−リン酸塩結合材は、前記マグネシア−リン酸塩100質量部に対して、遅延剤1〜10質量部を更に含むことを特徴とする、請求項またはに記載のコーティング材。 The coating material according to claim 4 or 5 , wherein the magnesia-phosphate binder further includes 1 to 10 parts by weight of a retarder with respect to 100 parts by weight of the magnesia-phosphate. 前記スライムを形成するバクテリアによって形成された二酸化珪素(SiO)が空隙を遮蔽する内部構造を有することを特徴とする、請求項1〜のいずれか一項に記載のコーティング材。 Characterized in that the silicon dioxide formed by bacteria that forms a slime (SiO 2) has an internal structure that blocks the gap, coating material according to any one of claims 1-6. コンクリート構造体の表面の化学的侵食を防止するために使用されることを特徴とする、請求項1〜のいずれか一項に記載のコーティング材。 The coating material according to any one of claims 1 to 7 , wherein the coating material is used for preventing chemical erosion of the surface of the concrete structure. 前記コンクリート構造体は、下水管渠であることを特徴とする、請求項に記載のコーティング材。 The coating material according to claim 8 , wherein the concrete structure is a sewer pipe. 前記化学的侵食は、硫酸によるものであることを特徴とする、請求項またはに記載のコーティング材。 The coating material according to claim 8 or 9 , wherein the chemical erosion is caused by sulfuric acid. 前記コンクリート構造体の表面に0.5〜10mmの厚さで塗布されることを特徴とする、請求項10のいずれか一項に記載のコーティング材。 The coating material according to any one of claims 8 to 10 , wherein the coating material is applied to the surface of the concrete structure with a thickness of 0.5 to 10 mm. スライムを形成するバクテリアを培養してスライムを形成するステップと、
前記スライムを形成したバクテリアを固定するために、吸着材を用いて前記スライムを形成したバクテリアを吸着するステップと、
前記バクテリアが吸着された吸着材を結合材と混合するステップと、
を含み、
前記スライムを形成するバクテリアは、ロードバクター・カプスラタス、ロドシュードモナス・パルストリス、バチルス・チューリンゲンシス、及びバチルス・サブチリスからなる群から選択される1種以上である、コーティング材の製造方法。
Culturing bacteria forming slime to form slime;
Adsorbing the slime-forming bacteria using an adsorbent to fix the slime-forming bacteria;
Mixing an adsorbent adsorbed with bacteria with a binder;
Only including,
The method for producing a coating material, wherein the bacteria that form the slime are at least one selected from the group consisting of Rhodobacter capsulatus, Rhodopseudomonas pultris, Bacillus thuringiensis, and Bacillus subtilis .
前記ロードバクター・カプスラタス、及びロドシュードモナス・パルストリスは、精製水1Lを基準に酵母抽出物0.1〜5g、ジソジウムサクシネートヘキサハイドレート1〜50g、無水エタノール0.1〜5mL、クエン酸鉄溶液0.1〜5mL、リン酸に二水素カリウム0.1〜5g、硫酸マグネシウム七水和物0.1〜5g、塩化ナトリウム0.1〜5g、塩化アンモニウム0.1〜5g、及び塩化カルシウム二水和物0.01〜0.5gを含む培地でpH5〜9の条件で培養されることを特徴とする、請求項12に記載のコーティング材の製造方法。 The Rhodobacter capsulatus and Rhodopseudomonas pulse Tris are 0.1-5 g of yeast extract based on 1 L of purified water, 1-50 g of disodium succinate hexahydrate, 0.1-5 mL of absolute ethanol, citric acid 0.1-5 mL of iron solution, 0.1-5 g of potassium dihydrogen in phosphoric acid, 0.1-5 g of magnesium sulfate heptahydrate, 0.1-5 g of sodium chloride, 0.1-5 g of ammonium chloride, and chloride The method for producing a coating material according to claim 12 , wherein the culture is performed in a medium containing 0.01 to 0.5 g of calcium dihydrate under conditions of pH 5 to 9. 前記バチルス・チューリンゲンシス及びバチルス・サブチリスは、精製水1Lを基準に動物組織のペプシン消化物1〜10g、酵母抽出物0.5〜3g、塩化ナトリウム1〜10g及び牛肉抽出物0.5〜3gを含む培地でpH4〜10の条件で培養されることを特徴とする、請求項12に記載のコーティング材の製造方法。 The Bacillus thuringiensis and Bacillus subtilis are 1-10 g of pepsin digest of animal tissue, 0.5-3 g of yeast extract, 1-10 g of sodium chloride and 0.5-3 g of beef extract based on 1 L of purified water. The method for producing a coating material according to claim 12 , wherein the medium is cultured in a medium containing a pH of 4 to 10. 前記培養に使用された炭素源はマルトース、デキストロース及びフルクトースからなる群から選択される1種以上であることを特徴とする、請求項1214のいずれか一項に記載のコーティング材の製造方法。 The method for producing a coating material according to any one of claims 12 to 14 , wherein the carbon source used for the culture is at least one selected from the group consisting of maltose, dextrose, and fructose. . 前記吸着材は高吸収性樹脂、高多孔性樹脂、膨張蛭石、パーライト及び珪藻土からなる群から選択される1種以上であることを特徴とする、請求項1215のいずれか一項に記載のコーティング材の製造方法。 The adsorbent is at least one selected from the group consisting of a superabsorbent resin, a highly porous resin, expanded meteorite, pearlite, and diatomaceous earth, according to any one of claims 12 to 15. The manufacturing method of the coating material of description. 前記吸着の際に使用される前記バクテリアの前記吸着材に対する混入量は、バクテリア培養液の総質量を基準にして、前記吸着材が前記高吸収性樹脂または高多孔性樹脂である場合、50〜200倍であり、前記吸着材が前記膨張蛭石、パーライトまたは珪藻土である場合、5〜20倍であることを特徴とする、請求項16に記載のコーティング材の製造方法。 When the adsorbent is the superabsorbent resin or the highly porous resin, the mixing amount of the bacteria used in the adsorption with respect to the adsorbent is based on the total mass of the bacterial culture solution. The method for manufacturing a coating material according to claim 16 , wherein the method is 200 times, and when the adsorbent is the expanded meteorite, pearlite, or diatomaceous earth, it is 5 to 20 times. 前記吸着は、メッシュの大きさが100μm〜5mm、及び厚さが0.5〜50mmであるメッシュ状の吸着パッドに前記吸着材を投入した後、前記吸着パッドを前記バクテリアの培養液に浸漬するステップを含んで行われることを特徴とする、請求項1217のいずれか一項に記載のコーティング材の製造方法。 In the adsorption, after the adsorbent is put into a mesh-shaped adsorption pad having a mesh size of 100 μm to 5 mm and a thickness of 0.5 to 50 mm, the adsorption pad is immersed in the bacterial culture solution. characterized in that it is carried out including the step, the manufacturing method of the coating material according to any one of claims 12 to 17. 前記吸着パッドの素材は、鋼材であることを特徴とする請求項18に記載のコーティング材の製造方法。 The method of manufacturing a coating material according to claim 18 , wherein a material of the suction pad is a steel material. 前記吸着材を利用した吸着は、前記メッシュ状の吸着パッドに前記吸着材を投入した後、前記吸着パッドを前記バクテリアの培養液の中に浮遊させて行われることを特徴とする請求項18に記載の方法。 Adsorption using the adsorbent, after turning the adsorbent to the mesh suction pad, the suction pad to claim 18, characterized in that it is carried out by suspended in a culture solution of the bacterium The method described. 前記吸着パッドは、前記吸着パッドの下端に連結された平行錘によって浮遊し、
前記平行錘の重さは、下記数学式1によって決定されることを特徴とする、請求項1820のいずれか一項に記載のコーティング材の製造方法。
数学式1において、dは吸着パッドの浸漬深さ、Wは積載荷重、Wは固定荷重、L及びBは吸着パッドの長さ及び幅、γは培養液の単位容積の質量である。
The suction pad is floated by a parallel weight connected to the lower end of the suction pad,
The weight of the parallel weight is being determined by the following Equation 1, the production method of the coating material according to any one of claims 18-20.
In Mathematical Formula 1, d is the immersion pad immersion depth, W L is the loading load, W S is the fixed load, L and B are the length and width of the adsorption pad, and γ w is the mass of the unit volume of the culture solution. .
前記バクテリアを吸着した吸着材及び前記結合材の混合において、前記結合材の使用量は、前記バクテリアを吸着した吸着材の質量の0.5〜3倍であることを特徴とする、請求項1221のいずれか一項に記載のコーティング材の製造方法。
In the mixing of the adsorbent and the binder adsorbed to the bacteria, the amount of the binder, characterized in that the bacteria is 0.5 to 3 times the mass of the adsorbent that has adsorbed, claim 12 method for producing a coating material according to any one of to 21.
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