Open Access (Artykuł w pliku PDF)

Microbiological calcite precipitation as an alternative method for strengthening of the concrete surface

dr inż. Marcin Zygmunt, Politechnika Łódzka; Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0003-1304-8591
dr inż. Dalia Bednarska, Politechnika Łódzka; Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0002-2146-0650
dr inż. Alicja Wieczorek, Politechnika Łódzka; Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0003-2723-3552
dr hab. Dominika Drzewiecka, Uniwersytet Łódzki; Wydział Biologii i Ochrony Środowisk
ORCID: 0000-0002-2753-7700
dr hab. inż. Marcin Koniorczyk, prof. PŁ, Politechnika Łódzka; Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0002-6887-4324
dr inż. Maciej Batog, Centrum Technologiczne Betotech Sp. z o.o.
ORCID: 0000-0001-9908-0642
mgr inż. Jakub Bakalarz, Centrum Technologiczne Betotech Sp. z o.o.

Adres do korespondencji: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript. 

DOI: 10.15199/33.2022.07.07
Oryginalny artykuł naukowy

Streszczenie. W artykule przedstawiono zastosowanie mikrobiologicznego wytrącania kalcytu jako alternatywnej metody wzmacniania powierzchniowego kompozytów cementowych. Opisano procedury wytrącania kalcytu (ang.microbiologically induced calcium carbonate precipitation, MICP) oraz przedstawiono wyniki pilotażowych badań laboratoryjnych zastosowania tej metody. Wykazano duży potencjał zastosowania mikrobiologicznego wytrącania kalcytu w budownictwie, co w porównaniu z metodami tradycyjnymi jest procesem ekologicznie przyjaznym oraz energooszczędnym. Uzyskane wyniki wskazują, że zastosowanie wytrącania kalcytu prowadzi do wyraźnej poprawy właściwości badanych próbek i ich uszczelnienia. Planowane jest kontynuowanie i rozszerzenie badań, sprawdzające inne procedury zastosowania MICP.
Słowa kluczowe: wytrącanie kalcytu; MICP; wzmacnianie betonu; ekobeton; zrównoważony beton; biocement.

Abstract. In this article, an application ofMICP is examined, as an alternative method of surface strengthening in cement composites. Several MICP procedures and results out of some reference lab testing are shown in this paper. The high potential of MICP building application is shown based on the obtained results – the surface strengthening and sealing are improved. Additionally, the examinedmethod ismore ecologically friendly and energy-efficient compared with the standard procedures of surface strengthening. It is planned to continue research onMICP application in concrete elements.
Keywords: calcite precipitation;MICP; concrete strengthening; ecoconcrete; sustainable concrete; biocement.

Literatura
[1] Mostert C, Sameer H, Glanz D, Bringezu S. Climate and resource footprint assessment and visualization of recycled concrete for circular economy. Resour. Conserv. Recycl. 2021; https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2021.105767.
[2] Nodehi M, Mohamad Taghvaee V. Sustainable concrete for circular economy: a review on use of waste glass. Glass Struct. Eng. 2021; https://doi.org/10.1007/s40940-021-00155-9.
[3] Al-Hamrani A, Kucukvar M, Alnahhal W, Mahdi E, Onat NC. Green Concrete for a Circular Economy: A Review on Sustainability, Durability, and Structural Properties.Materials. 2021; https://doi.org/10.3390/ma14020351.
[4] Tang L, Petersson PE. Slab test: Freeze/thawresistance of concrete – Internal deterioration. Mat. Struct. 2004; https://doi. org/10.1007/BF02480522.
[5] Vries de J, Polder RB. Hydrophobic treatment of concrete. Constr. Build. Mater. 1997; https://doi.org/10.1016/S0950-0618 (97)00046-9.
[6] Koniorczyk M, Gawin D, Bednarska D. Modeling damage of building materials induced by sodium sulphate crystallization. Bauphysik. 2016; https://doi.org/10.1002/bapi.201610041.
[7] Krajewska B. Urease-aided calcium carbonate mineralization for engineering applications: A review. J. Adv. Res. 2018; https://doi. org/10.1016/j.jare.2017.10.009.
[8] Ghosh P,Mandal S, Chattopadhyay BD, Pal S. Use of microorganism to improve the strength of cement mortar. Cem. Concr. Res. 2005; https://doi.org/10.1016/j.cemconres. 2005.03.005.
[9] Seifan M, Berenjian A. Microbially induced calcium carbonate precipitation: a widespread phenomenon in the biological world. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2019; https://doi. org/10.1007/s00253-019-09861-5.
[10] Vijay K,MurmuM, Deo SV. Bacteria based self healing concrete – A review. Constr. Build. Mater. 2017; https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat. 2017.07.040.
[11] PN-EN 197-1:2012 Cement. Część 1: Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementow powszechnego użytku.
[12] PN-EN 196-1:2016-07 Metody badania cementu. Część 1: Oznaczanie wytrzymałości.
[13] Ma L, PangAP, Luo Y, Lu X, Lin F. Beneficialfactors for biomineralization by ureolyticbacterium Sporosarcinapasteurii. Microb. Cell Fact. 2020; https://doi.org/10.1186/s12934-020-1281-z.
[14] De Muynck W, Debrouwer D, De Belie N, VerstraeteW. Cem. Concr. Res. 2008; https://doi. org/10.1016/j.cemconres.2008.03.005.
[15] Ghosh T, Bhaduri S,Montemagno C, Kumar A. Sporosarcina pasteurii can formnanoscale calcium carbonate crystals on cell surface. PLoS ONE 2019; https://doi.org/10.1371/journal.pone. 0210339.
[16] PN-EN 1015-18 Metody badań zapraw do murow. Część 18: Określenie wspołczynnika absorpcji wody spowodowanej podciąganiemkapilarnym stwardniałej zaprawy.
[17] Koniorczyk M, Bednarska D,Wieczorek A, ManiukiewiczW. The single freezing episode of early-age cementitious composites: Threshold properties of cement matrix ensuring the frost resistance. Con. Build. Mat. 2020; https://doi. org/10.1016/j.conbuildmat.2021.122319.

Przyjęto do druku: 04.07.2022 r.

 

Materiały Budowlane 07/2022, strona 38-42 (spis treści >>)