مهندسی عمران فردوسی

مهندسی عمران فردوسی

بررسی عملکرد خودترمیمی و تحول ریزساختاری بتن ساخته شده از ماسه لایروبی شده و آب خلیج فارس با استفاده از باکتری‌ باسیلوس سابتیلیس و میکروسیلیس.

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی عمران، واحد استهبان، دانشگاه آزاد اسلامی، استهبان، ایران
2 گروه مهندسی عمران، واحد فیروزآباد، دانشگاه آزاد اسلامی، فیروزآباد، ایران
چکیده
با وجود پتانسیل استفاده از آب و ماسه لایروبی‌شده دریا به‌عنوان جایگزین پایدار در بتن، حضور یون‌های مهاجم نظیر Cl⁻، SO₄²⁻، Mg²⁺ و Ca²⁺ می‌تواند موجب افزایش نفوذپذیری، تغییر ریزساختار و کاهش دوام بتن شود. در این پژوهش، عملکرد خودترمیمی و تحول ریزساختاری بتن ساخته‌شده با آب و ماسه خلیج فارس در حضور باکتری باسیلوس و میکروسیلیس بررسی شد. بدین منظور، شش طرح اختلاط شامل بتن شاهد، بتن ساخته‌شده با آب و ماسه دریا، و بتن دریایی حاوی ۱۰ درصد میکروسیلیس، هرکدام در دو حالت بدون باکتری و حاوی باکتری، ساخته شد. برای ارزیابی عملکرد مکانیکی، دوام و ریزساختار، آزمون‌های مقاومت فشاری، جذب آب، نفوذپذیری تحت فشار آب، UPV، مقاومت الکتریکی، RCPT، XRD، EDX و Mapping انجام گرفت. نتایج نشان داد که میکروسیلیس با تراکم ماتریس و کاهش تخلخل، موجب کاهش جذب آب و نفوذپذیری شد؛ اما با مصرف Ca(OH)₂، دسترسی Ca²⁺ آزاد برای فرآیند MICP را محدود کرد. در نمونه‌های حاوی باکتری، رسوب‌گذاری میکروبی کربنات کلسیم موجب پرشدگی بخشی از ریزترک‌ها و بهبود شاخص‌های انتقال یون شد. با این حال، کارایی خودترمیمی در محیط دریایی به تعادل یونی محلول منفذی وابسته بود؛ به‌طوری‌که Mg²⁺ مسیر رسوب‌گذاری را به سمت آراگونیت تغییر داد و SO₄²⁻ با تشکیل اترینگایت بخشی از ظرفیت کلسیمی را مصرف کرد. در مجموع، استفاده همزمان از میکروسیلیس و MICP می‌تواند به بهبود دوام بتن دریایی کمک کند، اما عملکرد بهینه آن نیازمند کنترل دسترسی Ca²⁺ و شیمی محلول منفذی است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigation of the Self-Healing Performance and Microstructural Evolution of Concrete Produced with Dredged Sand and Persian Gulf Water Using Bacillus subtilis Bacteria and Silica Fume.

نویسندگان English

Seyed Mohammad Mehdi Asadzadeh 1
Mohammadreza Baradaran 2
Gholamreza Atefatdoost 1
1 Department of Civil Engineering, Es.C., Islamic Azad University, Estahban, Iran. Email: mehdi.asadzadeh@iau.ac.ir
2 Department of Civil Engineering, Fir.C., Islamic Azad University, Firoozabad, Iran
چکیده English

Despite the potential of seawater and dredged marine sand as sustainable alternatives in concrete production, the presence of ions such as Cl⁻, SO₄²⁻, Mg²⁺, and Ca²⁺ may promote microcrack propagation and reduce long-term durability. In this study, the interaction between microbial-induced calcium carbonate precipitation (MICP) mediated by Bacillus subtilis and silica fume (SF) in seawater sea-sand concrete (SWC) was investigated. The results indicate that the self-healing mechanism is governed by multi-ionic equilibrium, and the efficiency of the MICP pathway strongly depends on ionic ratios, particularly Ca²⁺. The reduction of the Ca/Si ratio in the presence of SF, due to the consumption of Ca(OH)₂ and formation of C–S–H phases, limited the availability of Ca²⁺ for MICP activity and reduced precipitation uniformity. In contrast, maintaining an effective Ca²⁺ concentration facilitated continuous nucleation and growth of CaCO₃ crystals along crack surfaces. Moreover, Mg²⁺ altered the precipitation pathway toward less stable polymorphs such as aragonite, while SO₄²⁻ ions reduced the healing capacity by promoting ettringite formation. Overall, although SF improves pore structure and reduces permeability, its synergistic efficiency with MICP is highly dependent on precise control of pore solution chemistry, particularly Ca²⁺ balance.

کلیدواژه‌ها English

Self-healing concrete
calcium carbonate precipitation
silica fume
durability
Persian Gulf seawater and sand
ارسال نظر در مورد این مقاله
نام را وارد کنید.
نشانی پست الکترونیکی را به درستی وارد کنید.
وابستگی سازمانی را به درستی وارد کنید.
توضیحات را وارد کنید (حداقل 50 حرف)
CAPTCHA Image
شناسه امنیتی را به درستی وارد کنید.