RU2816274C1 - Способ получения биодобавки к цементным бетонам для снижения пористости - Google Patents

Способ получения биодобавки к цементным бетонам для снижения пористости Download PDF

Info

Publication number
RU2816274C1
RU2816274C1 RU2023112826A RU2023112826A RU2816274C1 RU 2816274 C1 RU2816274 C1 RU 2816274C1 RU 2023112826 A RU2023112826 A RU 2023112826A RU 2023112826 A RU2023112826 A RU 2023112826A RU 2816274 C1 RU2816274 C1 RU 2816274C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixture
concrete
bioadditive
cement
solution
Prior art date
Application number
RU2023112826A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2816274C9 (ru
Inventor
Маргарита Александровна Гончарова
Елена Сергеевна Дергунова
Анастасия Геннадиевна Заева
Валентина Витальевна Дургунова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2816274C1 publication Critical patent/RU2816274C1/ru
Publication of RU2816274C9 publication Critical patent/RU2816274C9/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение представляет собой способ получения биодобавки для бетонной смеси, предварительно культивируемой на синтетической питательной среде Кристенсена с добавкой мочевины, в течение 24-72 ч, при температуре 28-40°С, в качалочном режиме 140-160 об/мин, отличающийся тем, что смесь отдельных штаммов бактерий вида Sp. Pasteurii, В. Sphaericus, В. Pseudofirmiis в соотношении 1:1:1 с концентрацией не менее 105-106 клеток/мл иммобилизуют с 12 г смеси лактат магния:кальция:граншлак (1:2:1), 1 мл гексаметафосфата натрия (0,01% раствор для стабилизации) и 100 г 15%-ного раствора карбоксиметилцеллюлозы в течение 10-15 минут при температуре 40°С, измельчают и вводят в количестве 0,4-0,5 мас.% цемента (в пересчете на сухое вещество) в бетонную смесь. Данное изобретение относится к строительным материалам, а именно к добавкам для бетонных смесей, и может быть использовано при изготовлении конструкций, изделий и материалов как в промышленном строительстве, так и для возведения объектов жилищного и промышленного назначения. 1 табл., 17 пр.

Description

Данное изобретение относится к строительным материалам, а именно к добавкам для бетонных смесей, и может быть использовано при изготовлении конструкций, изделий и материалов, как в промышленном строительстве, так и для возведения объектов жилищного и промышленного назначения.
Поры в бетонах появляются из-за пузырьков воздуха, которые априори содержит бетонная смесь при изготовлении, а также в процессе гидратации цемента и превращения смеси в прочный камень. При твердении бетона часть воды в ее составе испаряется, образуя крошечные пустоты. Большое количество пор может изменить характеристики бетона в худшую сторону и сделать его, менее прочным, плотным, морозостойким и водонепроницаемым. Все это негативно скажется на объекте из бетона (конструкции, сооружении, здании, изделии и др.) и значительно уменьшит срок его эксплуатации.
Применение добавок различной природы позволяет упрочнить бетон, сделать его мороустойчивым и водонепроницаемым.
Известно получение биодобавки для бетонной смеси, содержащей микроорганизм вида Leuconostoc mesenteroides, культивируемой на синтетической питательной среде (Патент №2488564 С1 Российская Федерация. МПК С04В 28/00, С04В 24/00, биодобавка для бетонной смеси: №201 1152732/03: заявл. 22.12.2011: опубл. 27.07.2013 / С.В. Дудынов. В.Д. Черкасов, В.И. Бузулуков). Однако получаемый продукт отличается нестабильностью свойств, каких подробнее прочность и др.
Также известен способом получения является получение биодобавок из бактерии вида В. Pseiidofirmus, предварительно культивируемых на синтетической питательной среде Кристенсена с добавкой мочевины (Патент №2777437 C1 Российская Федерация, МПК С04В 24/00, C12N 1/20. Способ получения добавки для бетонной смеси: №2021110918: заявл. 16.04.2021: опубл. 03.08.2022 / М.А. Гончарова, М.А. Ярцев, Е.Н. Калмыкова, Е.С. Дергунова). Однако в указанном методе большая концентрация биодобавки (1010 клеток/мл) провоцирует чрезмерную реакцию гидролиза мочевины посредством фермента уреазы и приводит избыточному образованию аммиака, и как следствие снижается прочность бетона.
Наиболее близким технологическим решением к заявляемому является получение биодобавок из бактерий вида Bacillussubtilis, Sporosarcinapasteuriie, Sporosarcinapasteurii. инкорпорируемых с применением пемзы и цеолита (Самовосстанавливающиеся бетоны, модифицированные микробиологической добавкой: диссертация… кандидата технических наук: 05.23.05 / Аль Дулайми Салман Давуд Салман; [Место защиты: Российский университет транспорта]. - Москва. 2019. - 310 с.: ил.).
Однако, при использовании данных биологических добавок период набора прочности цементных растворов составлял 90 дней, что является большим промежутком времени по сравнению с предлагаемым способом.
Технический эффект заключается в уменьшении пористости бетонной смеси и увеличении прочности бетона, что позволит снизить коррозию бетона и железобетона и продлить срок службы бетонных изделий.
Сущность изобретения заключается в том, что в воду затворения бетонной смеси добавляют биодобавку, содержащую штаммы бактерий Sp. pasteitrii, В. Sphaericus, В. Pseiidofirmus в соотношении 1:1:1. Такое соотношение наиболее близко по бактериальному составу природных горных отложений кальцита.
Биодобавку для бетонной смеси получают путем предварительного культивирования отдельных штаммов бактерий Sp. pasteitrii. В. Sphaericus, В. Pseiidofirmus на синтетической питательной среде Кристенсена с добавкой мочевины в течение 24-36 ч при температуре 32-40°С в качалочном режиме (140-160 об/мин).
Для получения культуральной жидкости штаммы бактерий Sp. pasleurii. В. Sphaericus, В. Pseiidofirmus в соотношении 1:1:1 перемешивают для получения однородной бактериальной культуры с суммарной концентрацией бактерий 105-106.
Далее бактериальную культуру массой 50 г иммобилизуют путем центрифугирования с 12 г смеси лактат магния:кальция:граншлаком (1:2:1), 1 мл гексаметафосфата натрия (0,01% раствор для стабилизации) и 100 г 15%-го раствора карбоксиметилцеллюлозы в течение 10-15 минут при температуре 40°С. Полученную массу охлаждают и измельчают до размера 2-5 мм.
После этого биодобавка готова к использованию в качестве средства для уменьшения пор в цементных бетонах. Концентрация биоклеток в готовой добавке составляет не менее 105 - 106 клеток/мл. Увеличение концентрации биоклеток увеличивает выход аммиака, тем самым снижая прочность бетона.
Пример 1. Биодобавку вводят в воду затворения для приготовления бетонной смеси состава: цемент М400:песок=1:2,8 при водоцементном отношении, равном 0,7. Бетонная смесь указанного состава без добавки имеет прочность 52 МПа, объемное водопоглощение бетона составило 16%. Вводили биодобавку в количестве 0,2 мас. % цемента (в пересчете на сухое вещество) и из бетонной смеси формуют образцы, которые твердели в нормальных условиях 28 суток. По истечении этого времени определяли прочность на сжатие (Рс, МПа) и пористость бетона по объемному водопоглощению бетона (W0, %). Результаты испытаний приведены в табл.1.
Пример 2. Биодобавку вводят в воду затворения для приготовления бетонной смеси состава: цемент М400:песок=1:2,8 при водоцементном отношении, равном 0,7. Вводили биодобавку в количестве 0,3 мас. % цемента (в пересчете на сухое вещество) и из бетонной смеси формуют образцы, которые твердели в нормальных условиях 28 суток. По истечении этого времени определяли прочность на сжатии (Рс, МПа) и объемное водопоглощение бетона. Результаты испытаний приведены в табл.1.
Пример 3. Биодобавку вводят в воду затворения для приготовления бетонной смеси состава: цемент М400:песок=1:2,8 при водоцементном отношении, равном 0,7. Вводили биодобавку в количестве 0,4 мас. % цемента (в пересчете на сухое вещество) и из бетонной смеси формуют образцы, которые твердели в нормальных условиях 28 суток. По истечении этого времени определяли прочность на сжатие (Рс, МПа) и объемное водопоглощение бетона (W0, %). Результаты испытаний приведены в табл.1.
Пример 4. Биодобавку вводят в воду затворения для приготовления бетонной смеси состава: цемент М400:песок=1:2,8 при водоцементном отношении, равном 0,7. Вводили биодобавку в количестве 0,5 мас. % цемента (в пересчете на сухое вещество) и из бетонной смеси формуют образцы, которые твердели в нормальных условиях 28 суток. По истечении этого времени определяли прочность на сжатие (Рс, МПа) и объемное водопоглощение бетона (W(), %). Результаты испытаний приведены в табл.1.
Пример 5. Биодобавку вводят в воду затворения для приготовления бетонной смеси состава: цемент М400:песок=1:2,8 при водоцементном отношении, равном 0,7. Вводили биодобавку в количестве 1,0 мас. % цемента (в пересчете на сухое вещество) и из бетонной смеси формуют образцы, которые твердели в нормальных условиях 28 суток. По истечении этого времени определяли прочность на сжатие (Рс, МПа) и объемное водопоглощение бетона (W0, %). Результаты испытаний приведены в табл.1.
Пример 6. Биодобавку вводят в воду затворения для приготовления бетонной смеси состава: цемент М400:песок=1:2,8 при водоцементном отношении, равном 0,7. Вводили биодобавку в количестве 2 мас. % цемента (в пересчете на сухое вещество) и из бетонной смеси формуют образцы, которые твердели в нормальных условиях 28 суток. По истечении этого времени определяли прочность на сжатие (Рс, МПа) и объемное водопоглощение бетона (W0, %). Результаты испытаний приведены в табл.1.
Пример 7. Бактериальную культуру массой 50 г иммобилизуют путем центрифугирования с 12 г смеси лактат магния:кальция:граншлаком (1:2:1), 1 мл гексаметафосфата натрия (0,01% раствор для стабилизации) и 100 г 15%-го раствора карбоксиметилцеллюлозы в течение 5-9 минут при температуре 40°С. Полученную массу охлаждают и измельчают до размера 2-5 мм. Далее аналогично примеру 4. Результаты испытаний приведены в табл.1.
Пример 8. Бактериальную культуру массой 50 г иммобилизуют путем центрифугирования с 12 г смеси лактат магния:кальция:граншлаком (1:2:1), 1 мл гексаметафосфата натрия (0,01% раствор для стабилизации) и 100 г 15%-го раствора карбоксиметилцеллюлозы в течение 16-20 минут при температуре 40°С. Полученную массу охлаждают и измельчают до размера 2-5 мм. Далее аналогично примеру 4. Результаты испытаний приведены в табл.1.
Пример 9. Бактериальную культуру массой 50 г иммобилизуют путем центрифугирования с 12 г смеси лактат магния:кальция:граншлаком (1:1:2), 1 мл гексаметафосфата натрия (0,01% раствор для стабилизации) и 100 г 15%-го раствора карбоксиметилцеллюлозы в течение 10-15 минут при температуре 40°С. Полученную массу охлаждают и измельчают до размера 2-5 мм. Далее аналогично примеру 4. Результаты испытаний приведены в табл.1.
Пример 10. Бактериальную культуру массой 50 г иммобилизуют путем центрифугирования с 12 г смеси лактат магния:кальция:граншлаком (2:1:2), 1 мл гексаметафосфата натрия (0,01% раствор для стабилизации) и 100 г 15%-го раствора карбоксиметилцеллюлозы в течение 10-15 минут при температуре 40°С. Полученную массу охлаждают и измельчают до размера 2-5 мм. Далее аналогично примеру 4. Результаты испытаний приведены в табл.1.
Пример 11. Концентрация биоклеток в готовой добавке составляла не менее 107 -108 клеток/мл. Биодобавку вводили в воду затворения для приготовления бетонной смеси состава: цемент М400:песок=1:2.8 при водоцементном отношении, равном 0,7. Вводили биодобавку в количестве 0,5 мас. % цемента (в пересчете на сухое вещество) и из бетонной смеси формуют образцы, которые твердели в нормальных условиях 28 суток. По истечении этого времени определяли прочность на сжатие (Рс, МПа) и объемное водопоглощение бетона (W0, %). Результаты испытаний приведены в табл.1.
Пример 12. Концентрация биоклеток в готовой добавке составляла не менее 104 клеток/мл. Биодобавку вводили в воду затворения для приготовления бетонной смеси состава: цемент М400:песок=1:2.8 при водоцементном отношении, равном 0,7, в количестве 0,5 мас. % цемента (в пересчете на сухое вещество) и из бетонной смеси формуют образцы, которые твердели в нормальных условиях 28 суток. По истечении этого времени определяли прочность на сжатие (Рс, МПа) и объемное водопоглощение бетона (W0, %). Результаты испытаний приведены в табл.1.
Пример 13. Для получения культуральной жидкости штаммы бактерий Sp. pasteitrii, В. Sphaericus, В. Pseiidofirmus в соотношении 1:1:2 перемешивают для получения однородной бактериальной культуры с суммарной концентрацией бактерий 105-106.
Далее бактериальную культуру массой 50 г иммобилизуют путем центрифугирования с 12 г смеси лактат магния: кальция: граншлаком (1:2:1), 1 мл гексаметафосфата натрия (0,01% раствор для стабилизации) и 100 г 15%-го раствора карбоксиметилцеллюлозы в течение 10-15 минут при температуре 40°С. Полученную массу охлаждают и измельчают до размера 2-5 мм. Далее аналогично примеру 4. Результаты испытаний приведены в табл.1.
Пример 14. Для получения культуральной жидкости штаммы бактерий Sp. pasteitrii, В. Sphaericus, В. Pseiidofirmus в соотношении 1:2:1 перемешивают для получения однородной бактериальной культуры с суммарной концентрацией бактерий 105-106.
Далее бактериальную культуру массой 50 г иммобилизуют путем центрифугирования с 12 г смеси лактат магния:кальция:граншлаком (1:2:1). 1 мл гексаметафосфата натрия (0,01% раствор для стабилизации) и 100 г 15%-го раствора карбоксиметилцеллюлозы в течение 10-15 минут при температуре 40°С. Полученную массу охлаждают и измельчают до размера 2-5 мм. Далее аналогично примеру 4. Результаты испытаний приведены в табл.1.
Пример 15. Для получения культуральной жидкости штаммы бактерий Sp. pasteitrii, В. Sphaericus, В. Pseudofirmus в соотношении 2:1:1 перемешивают для получения однородной бактериальной культуры с суммарной концентрацией бактерий 105-106.
Далее бактериальную культуру массой 50 г иммобилизуют путем центрифугирования с 12 г смеси лактат магния:кальция:граншлаком (1:2:1). 1 мл гексаметафосфата натрия (0,01% раствор для стабилизации) и 100 г 15%-го раствора карбоксиметилцеллюлозы в течение 10-15 минут при температуре 40°С. Полученную массу охлаждают и измельчают до размера 2-5 мм. Далее аналогично примеру 4. Результаты испытаний приведены в табл.1.
Пример 16. Для получения культуральной жидкости штаммы бактерий Sp. pasteitrii, В. Sphaericus, В. Pseiidofirmus в соотношении 2:2:1 перемешивают для получения однородной бактериальной культуры с суммарной концентрацией бактерий 105-106.
Далее бактериальную культуру массой 50 г иммобилизуют путем центрифугирования с 12 г смеси лактат магния:кальция:граншлаком (1:2:1), 1 мл гексаметафосфата натрия (0,01% раствор для стабилизации) и 100 г 15%-го раствора карбоксиметилцеллюлозы в течение 10-15 минут при температуре 40°С. Полученную массу охлаждают и измельчают до размера 2-5 мм. Далее аналогично примеру 4. Результаты испытаний приведены в табл.1.
Пример 17. Для получения культуральной жидкости штаммы бактерий Sp. pasteitrii, В. Sphaericus, В. Pseudofirmus в соотношении 1:2:2 перемешивают для получения однородной бактериальной культуры с суммарной концентрацией бактерий 105-106.
Далее бактериальную культуру массой 50 г иммобилизуют путем центрифугирования с 12 г смеси лактат магния:кальция:граншлаком (1:2:1), 1 мл гексаметафосфата натрия (0,01% раствор для стабилизации) и 100 г 15%-го раствора карбоксиметилцеллюлозы в течение 10-15 минут при температуре 40°С. Полученную массу охлаждают и измельчают до размера 2-5 мм. Далее аналогично примеру 4. Результаты испытаний приведены в табл.1.

Claims (1)

  1. Способ получения биодобавки для бетонной смеси, предварительно культивируемой на синтетической питательной среде Кристенсена с добавкой мочевины, в течение 24-72 ч, при температуре 28-40°С, в качалочном режиме 140-160 об/мин, отличающийся тем, что смесь отдельных штаммов бактерий вида Sp. pasteurii, В. Sphaericus, В. Pseudofirmus в соотношении 1:1:1 с концентрацией не менее 105-106 клеток/мл иммобилизуют с 12 г смеси лактата магния:кальция:граншлака 1:2:1, 1 мл гексаметафосфата натрия 0,01% - раствор для стабилизации - и 100 г 15%-ного раствора карбоксиметилцеллюлозы в течение 10-15 минут при температуре 40°С.
RU2023112826A 2023-05-17 Способ получения биодобавки к цементным бетонам для снижения пористости RU2816274C9 (ru)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2816274C1 true RU2816274C1 (ru) 2024-03-28
RU2816274C9 RU2816274C9 (ru) 2024-05-14

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107793060A (zh) * 2017-11-01 2018-03-13 青岛理工大学 一种假坚强芽孢杆菌dsm8715改善混凝土再生骨料的方法
RU2777437C1 (ru) * 2021-04-16 2022-08-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" Способ получения добавки для бетонной смеси

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107793060A (zh) * 2017-11-01 2018-03-13 青岛理工大学 一种假坚强芽孢杆菌dsm8715改善混凝土再生骨料的方法
RU2777437C1 (ru) * 2021-04-16 2022-08-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" Способ получения добавки для бетонной смеси

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АЛЬ ДУЛАЙМИ САЛМАН ДАВУД САЛМАН, Самовосстанавливающиеся бетоны, модифицированные микробиологической добавкой, диссертация, Москва, 2019, 310 с. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tang et al. Application of microbial precipitation in self-healing concrete: A review on the protection strategies for bacteria
Choi et al. Properties of biocemented, fiber reinforced sand
Salmasi et al. Investigating the effects of bacterial activity on compressive strength and durability of natural lightweight aggregate concrete reinforced with steel fibers
Zheng et al. Effect and mechanism of encapsulation-based spores on self-healing concrete at different curing ages
KR102209754B1 (ko) 미생물 기반 자기치유 콘크리트의 제조방법
CN109900880A (zh) 一种采用固定化微生物技术的micp试验方法
CN111056782A (zh) 一种隧道衬砌混凝土裂缝的微生物自修复方法
Irwan et al. Calcium Lactate addition in Bioconcrete: Effect on Compressive strength and Water penetration
Jeong et al. Effect of calcium organic additives on the self-healing of concrete microcracks in the presence of a new isolate Bacillus sp. BY1
Harshali et al. Bio concrete and bacteria based self healing concrete
Tripathi et al. Bacterial based admixed or spray treatment to improve properties of concrete
RU2816274C1 (ru) Способ получения биодобавки к цементным бетонам для снижения пористости
RU2816274C9 (ru) Способ получения биодобавки к цементным бетонам для снижения пористости
Venkatesan et al. Application potentials of conch shell powder as a bacterial carrier for enhancing the Micro-Mechanical performance of biogenic gypsum plaster
Ihsani et al. The Utilization of Milk as a Catalyst Material in Enzyme-Mediated Calcite Precipitation (EMCP) for Crack-Healing in Concrete
CN115849752A (zh) 一种生态再生混凝土及其制备方法
EA201900485A1 (ru) Фиброармированный цементный раствор
RU2133239C1 (ru) Способ получения добавки для бетонной смеси
RU2168485C1 (ru) Состав для получения зольных ячеистых бетонов и способ его приготовления
RU2777437C1 (ru) Способ получения добавки для бетонной смеси
Pradeep et al. Living mortars-simulation study on organic lime mortar used in heritage structures
Yousefi et al. The effect of adding urease enzyme on uniaxial strength of soil stabilized by cement and zeolite
Patil et al. Effect of bacteria calcite precipitation on compressive strength of general concrete cubes
US8475586B2 (en) Structural composite having novel organic components and method of manufacture
Beregovoi et al. Use of bacterial carbonatogenesis to increase the strength of cement solutions with the help of microorganisms