تولید بتن حاوی باکتری ها و نانوذرات با خاصیت خود ترمیمی

نویسنده : کلینیک بتن ایران
تاریخ ثبت : 1397/06/13

وب سایت رسمی کلینیک بتن ایران (مهندسین مشاور مهرازان پایدار):

محققان دانشگاه شیراز در یک مطالعه مشترک موفق به تولید بتن‌هایی با خاصیت خودترمیم شوندگی شدند؛ این بتن‌ها حاوی باکتری‌هایی هستند که می‌توانند ترک‌های بتن را پوشش داده و مانع گسترش آن‌ها شوند.

امروزه بتن یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی در دنیاست. بر اساس آمارها سالانه بیش از 30 میلیون تن بتن در دنیا تولید و مصرف می‌شود. استحکام فشاری بالا، مقاومت در برابر آتش و در دسترس بودن از مهم‌ترین خصوصیات بتن بشمار می‌آید، اگرچه معایب و نواقصی نیز در کاربرد و تولید آن وجود دارد. در سال‌های اخیر محققان این حوزه تلاش کرده‌اند تا با بهره‌گیری از فناوری نانو نواقص موجود را برطرف نمایند.
دکتر علیرضا ابراهیمی نژاد، عضو هیأت علمی دانشگاه علوم پزشکی شیراز ضمن اشاره به ایجاد و رشد ترک در بتن به‌عنوان یکی از معایب مهم آن، هدف از انجام این طرح را ارائه روشی جهت مقابله با اشاعه ترک در بتن‌ها عنوان کرد و افزود: «هنگامی‌که ترک در بتن مسلح ایجاد شود، محیط خورنده اطراف از طریق این ترک به درون آن راه پیدا کرده و موجب بروز خوردگی شدید در میلگردهای فولادی نهفته در بتن می‌ شود، بنابراین عمر بتن کاهش چشمگیر پیدا می کند. در طرح حاضر ما با به‌کارگیری یک نوع باکتری و نانوذرات آهن در ساختار بتن، در آن خاصیت خودترمیم‌شوندگی ایجاد کرده‌ایم.»
استفاده از نتایج این طرح که حاصل همکاری تحقیقاتی با پژوهشگران دانشگاه اکلند نیوزیلند است، موجب صرفه‌جویی چشمگیر در مصرف بتن می‌شود، بنابراین در هزینه‌های تولید آن صرفه‌جویی خواهد شد. از سوی دیگر به دلیل اینکه تولید بتن یک فرایند آلاینده است، کاهش تولید آن کاهش آلودگی زیست‌محیطی را نیز در پی خواهد داشت.

ابراهیمی نژاد در رابطه با چگونگی عملکرد باکتری‌ها در ترمیم ترک‌ها گفت:‌ «ما در ساختار بتن از باکتری باسیلوس بهره بردیم. این باکتری‌ها با توانایی رسوب‌دهی کلسیم کربنات، امکان ترمیم ترک‌های به وجود آمده در بتن را فراهم می‌کنند. اما اگر این باکتری‌های بدون محافظ در ساختار بتن وجود داشته باشند، ممکن است در حین فرایند آماده‌سازی یا پخت بتن از بین رفته یا کارایی خود را از دست بدهند، ازاین‌رو، در طرح حاضر ما با استفاده از نانوذرات اکسید آهن پوشش محافظی را برای این باکتری‌ها ایجاد کرده‌ایم تا از آسیب‌های حین آماده‌سازی بتن در امان بمانند.
بر اساس نتایج و تصاویر به‌دست‌آمده، نانوذرات اکسید آهن سنتز شده اندازه‌ای بین 12 تا 18 نانومتر داشته و درصد بالایی از باکتری‌ها را پوشانده‌اند. حضور این باکتری‌ها در ساختار بتن موجب شده تا ترک‌های بتن ظرف یک ماه به‌صورت کامل ترمیم شده و جذب آب بتن 26 درصد کاهش یابد که خود بیانگر ترمیم خلل و فرج موجود در بتن است.
دکتر ابراهیمی نژاد و دکتر یونس قاسمی- اعضای هیأت دانشگاه علوم پزشکی شیراز، دکتر مصطفی سیفان، دکتر علی خواجه سامانی و دکتر آیدین برنجیان- محققانی از کشورهای استرالیا و نیوزیلند در انجام این تحقیقات همکاری داشته‌اند. 
نتایج این کار در مجله‌ Applied microbiology and biotechnology با ضریب تأثیر 3/340 ( جلد 102، شماره 5، سال 2018، صفحات 2167 تا 2178) به چاپ رسیده است.