Beton se samohojícím účinkem založeným na biologické bázi

Abstract

Práce se zabývá tématem betonu se samohojivým účinkem založeným na biologické bázi. Cílem zkoumané metody je zajištění trvanlivosti betonových konstrukcí, která je významně ohrožena vznikem a pozdějším rozšířením mikrotrhlin. Manuální sanace trhlin je časově a finančně velmi náročná, a proto výzkum možností jejich samovolného vyplňování je perspektivním tématem. Základním principem biologické metody je vyplňování trhlin pomocí uhličitanu vápenatého, který je produktem metabolismu specifických mikroorganismů, pokud mají k dispozici vhodné živiny a zdroj vápníku. První část práce tvoří rešerše dosavadních výzkumných prací. Popisují se zde různé principy metabolické produkce uhličitanu vápenatého, přehled vhodných mikroorganismů, živin a dalších komponentů a stanovují se potřebná opatření, která je potřeba dodržet k docílení efektivního procesu biologické samoregenerace betonu. Experimentální část této práce se věnuje kultivaci vybraného mikroorganismu - bakterie Bacillus pseudofirmus, určení její životaschopnosti a resistence v různých ztížených podmínkách, které simulují výrobní a finální prostředí uvnitř betonu, a výzkumu různých možností zapouzdření bakterií v ochranných obalech, konkrétně v polyvinylalkoholových nanovláknech a lehkém keramickém kamenivu.

The thesis is focused on bio-based self-healing concrete. The aim of this method is to ensure durability of concrete structures, which is significantly affected by the microcracks formation. The manual remediation of cracks is time consuming and financially challenging, thus research of the self-healing potential is a promising topic. The basic principle of the biological method is to fill the cracks with calcium carbonate, which is the product of metabolism of specific microorganisms, when they are supplied with appropriate nutrients and a source of calcium. The first part of the thesis consists of a research of previous studies focused on the bio-based self-healing concrete. It describes various principles of metabolic production of calcium carbonate, gives an overview of suitable microorganisms, nutrients and other compounds, and determines the necessary measures which need to be followed in order to achieve an effective self-healing process. The experimental part of the thesis deals with cultivation of the selected microorganism - Bacillus pseudofirmus, determinates its survival and viability in various difficult conditions simulating the production and final environment of the cementitious material and examines different possibilities of encapsulation of bacteria in protective carries, namely polyvinyl alcohol nanofibres and lightweight ceramic aggregates.