بررسی مقاومت الکتریکی و خوردگی فولاد در بتن و ملات حاوی باکتری

STUDENT

DEGREE

YEAR

One of most useful material in building structure is concrete thus, improvement of properties is very important in the concrete. Fraction have been shaped like continues network, durability of concrete faced on some problems, increasing permeability creating a way to entering liquids and gases. It is worth mentioning that concrete has pores, small and large pores create a way to more influence in concrete. Therefore, automatically accessing is very important to filling concrete fractions and pores. At this methods structure have been used for properties correction of damaged from microbial process or applying bacteria, urea or calcium. So the result of that will be restoration of fraction, reducing of permeability of concrete. In the recent study to improvements of features of concrete have been used producer bacteria of calcite and usefulness of this method accepted by researchers. One of important indexes of testing durability of concrete is electrical resistivity that directly effects on the rate of corrosion of concrete rebar. Electrical resistivity represent some properties such as, permeability as the water absorption and another indexes of testing durability of concrete is determining corrosion situation of rebar, increasing needed time for starting corrosion of rebar and decreasing corrosion, increase durability structures of reinforcements concrete. According to this index we made decision to checking biological effects on features of durability concrete and mortar such as, compressive strength, water absorption, chloride permeability, electrical resistivity, and existing steel corrosion at the concrete. To gaining purpose of research at the general case here three kind of samples have been plan and made. At the first kinds of samples, two kinds of bacteria within two different concentration had been combined with mix water and concrete have been made with two designee of mixture. These samples have been processed at different environment such as sea water, solution of urea-calcium chloride and urea-calcium lactate. Some of these samples have been kept at the processing environment for 28 days and another’s 91 days. At the second samples mortars made by using one kinds of bacteria that have been added to mortar mixed water. For making mortars have been used two design of mixture. At third kind of samples, 9 cubic samples and also 9 cylindrical concrete sample to the purpose of surface treatment at process environment of urea-calcium chloride by two ages of 28 and 91 keeping days of processing and to building of concrete we have used without micro silica mixture design. To investigation improvement durability of concrete and mortar some experiments had been done. At the all three kinds of samples results of experiment represent that by using bacteria specially using Sporosarcina pasteurii at the mixture water or processing water of concrete and mortar had been improved features of durability of concrete. At the comparison of samples with bacteria and samples without bacteria reducing water absorption and chloride permeability, increasing compressive strength and electrical resistivity is happened and bacteria samples that contained Sporosarcina pasteurii in processing by solution of urea-calcium lactate will be increase rebars resistance to corrosion. Key Words: Concrete, Mortar, Bacteria, Electrical resistivity, Corrosion, Permeability, Surface treatment

بتن یکی از پر کاربردترین مواد در ساخت سازه‌ها می‌باشد؛ پس بهبود خواص دوام آن از اهمیت زیادی برخوردار است. وقتی ترک‌ها به صورت یک شبکه‌ی پیوسته در داخل بتن شکل گیرند، دوام بتن با مشکلاتی مواجه خواهد شد؛ نفوذ پذیری افزایش می‌یابد و راهی آسان برای ورود مایعات و گازها ایجاد می‌شود. شایان ذکر است که خود بتن با داشتن خلل و فرج و منافذ بزرگ و کوچک، راه را برای نفوذ پذیری بیش تر هموار می کند. پس دست‌یابی به یک روش جدید و هم‌چنین دوست‌دار محیط زیست برای پر کردن ترک‌ها و خلل و فرج بتن به صورت خودکار از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این روش جدید برای اصلاح ساختاری سازه‌های آسیب دیده از یک فرآیند میکروبی با به کارگیری باکتری، اوره و منبع کلسیم استفاده می‌شود؛ که نتیجه‌ی آن ترمیم ترک‌ها و کاهش نفوذ پذیری بتن خواهد بود. از طرفی در مطالعات اخیر از باکتری های تولید کننده ی کلسیت جهت بهبود ویژگی های بتن استفاده شده است و ثمر بخش بودن این روش توسط محققین تایید شده است. یکی از مهم‌ترین شاخص‌های ارزیابی دوام بتن، مقاومت الکتریکی آن است که مستقیما بر نرخ خوردگی آرماتورها اثر می‌گذارد. مقاومت الکتریکی بتن، نشان دهنده‌ی برخی خواص مهم آن از جمله نفوذ پذیری و به موازات آن جذب آب بتن می‌باشد و از دیگر شاخص‌های ارزیابی دوام بتن، تعیین تجربی وضعیت خوردگی آرماتورها می‌باشد، که افزایش مدت زمان لازم جهت شروع خوردگی آرماتورها و کاهش میزان خوردگی آن‌ها، افزایش دوام سازه‌ی بتن آرمه را به همراه خواهد داشت. با توجه به این شاخص ها، در این تحقیق ما بر آن شدیم تا اثر روش بیولوژیکی بر ویژگی های دوام بتن و ملات از جمله: مقاومت فشاری، جذب آب، نفوذ یون کلرید، مقاومت الکتریکی و خوردگی فولاد موجود در بتن را بررسی کنیم. در راستای دست یابی به اهداف تحقیق، سه دسته نمونه در حالت کلی طرح ریزی و ساخته شد. در دسته ی اول نمونه ها، دو نوع باکتری با آب اختلاط بتن در دو غلظت متفاوت مخلوط شدند و بتن‌ها با دو طرح اختلاط حاوی میکروسیلیس و بدون آن ساخته شدند. در این دسته 108 نمونه ی مکعبیmm 70×70×70، 36 نمونه ی مکعبیmm 70×70×70 حاوی 4 عدد میلگرد در 4 گوشه‌ی مکعب، و 108 نمونه‌ی استوانه‌ای به قطر mm 100 و ارتفاع mm 200 ساخته شدند. نمونه های مذکور تحت محیط های عمل آوری متفاوت آب دریا، محلول اوره-کلسیم کلرید و محلول اوره-کلسیم لاکتات قرار گرفتند و برخی نمونه‌ها تا 28 روز و برخی دیگر به مدت 91 روز در محیط‌های عمل آوری قرار داده شدند. در دسته ی دوم نمونه ها، ملات‌ها هم با استفاده از یک نوع باکتری که به آب اختلاط ملات‌ها افزوده گردید؛ ساخته شدند. برای ساخت ملات‌ها از دو طرح اختلاط حاوی میکروسیلیس و بدون آن استفاده شد. در این دسته 54 نمونه‌ی مکعبی mm 70×70×70، و 54 نمونه‌ی استوانه‌ای با قطر mm100 و ارتفاع mm200 ساخته شدند. نمونه های مذکور تحت محیط های عمل آوری متفاوت آب دریا، محلول اوره-کلسیم کلرید و محلول اوره-کلسیم لاکتات قرار گرفتند و برخی نمونه‌ها تا 28 روز و برخی دیگر به مدت 91 روز در محیط‌های عمل آوری قرار داده شدند. در دسته ی سوم نمونه ها، 9 نمونه‌ی مکعبی و 9 نمونه‌ی استوانه‌ی بتنی هم جهت ترمیم سطحی با استفاده از یک نوع باکتری در محیط عمل آوری محلول اوره–کلسیم کلرید با دو سن 28 و 91 روزه‌ی نگه داری، ساخته شدند و برای ساخت بتن‌ها از طرح اختلاط بدون میکروسیلیس استفاده شد. به منظور بررسی بهبود دوام بتن و ملات، آزمایش های مقاومت فشاری، جذب آب، نفوذ یون کلرید، مقاومت الکتریکی و خوردگی بر روی نمونه ها انجام شد. نتایج آزمایش ها در هر 3 دسته حاکی از آن است که با استفاده از باکتری خصوصا باکتری Sporosarcina pasteurii در آب اختلاط یا آب عمل آوری بتن و ملات، ویژگی های دوام بتن به سمت بهبودی می رود. در مورد نمونه‌های حاوی باکتری نسبت به نمونه‌های بدون باکتری، کاهش جذب آب و نفوذ پذیری، افزایش مقاومت فشاری و مقاومت الکتریکی رخ داده است و نمونه‌ی حاوی باکتری Sporosarcina pasteurii با عمل آوری در محلول اوره-کلسیم لاکتات، مقاومت میلگردها را نسبت به خوردگی افزایش می‌دهد. کلمات کلیدی: بتن، ملات، باکتری، مقاومت الکتریکی، خوردگی، نفوذ پذیری، دوام، ترمیم سطحی