زیست فناوری

بهبود عملکرد ترمیم زیستی بتن با روش هیبریدی نانوسیلیس و اسپورهای کپسوله شده باکتری باسیلوس سوبتیلیس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

سارا محسنی 1
نسترن ریاحی نوری 2
حسین کوهانی 3
اشکان ذوالریاستین 4
مجید میرزایی 5
فاطمه دبیر 6

1 گروه پژوهشی مواد غیرفلزی م مرکز نانو-پژوهشگاه نیرو

2 استادیار گروه مواد غیرفلزی و مدیر دفتر ریاست پژوهشگاه نیرو

3 مدیر گروه پژوهشی مواد غیر فلزی پژوهشگاه نیرو

4 استادیار گروه مواد غیرفلزی و ریاست مجتمع آموزشی پژوهشگاه نیرو

5 استادیار گروه مواد غیرفلزی و معاون مرکز نانو پژوهشگاه نیرو

6 استادیار گروه پژوهشی مواد غیرفلزی

10.48311/biot.2026.116802.82874
چکیده
مقدمه: روش‌های سنتی ترمیم ترک در سازه‌های بتنی، پرهزینه و موقت هستند. بتن خودترمیم‌شونده باکتریایی به عنوان یک راه‌حل پایدار مطرح است، اما چالش‌هایی مانند بقای باکتری در محیط قلیایی بتن و مسائل زیست‌محیطی ناشی از استفاده از اوره وجود دارد.
روش‌ها: ابتدا مقدار بهینه نانوذرات سیلیس با استفاده از طراحی آزمایش و نرم‌افزار Statgraphic Centurion بر اساس مقاومت فشاری تعیین شد. اسپورهای باسیلوس سوبتیلیس (با غلظت 109× ۳.۶ سلول بر میلی‌لیتر) همراه با مواد مغذی در یک ماتریکس ژل سیلیکات سدیم کپسوله شدند. چهار دسته نمونه بتن شامل: شاهد، حاوی باکتری کپسوله‌شده، حاوی نانوسیلیس، و هیبریدی (ترکیب باکتری و نانوسیلیس) مطابق استاندارد ASTM C150 ساخته شدند.
یافته‌ها: نمونه هیبریدی به بالاترین مقادیر مقاومت فشاری (۲۵۸ kg/cm²) و مدول گسیختگی (۰.۳۷۷۲ مگاپاسکال) دست یافت که نسبت به نمونه شاهد به ترتیب ۸.۴٪ و ۴.۱٪ بهبود نشان می‌داد. تصاویر SEM پیوستگی ساختاری بهتر و حضور هم‌زمان کریستال‌های نانوسیلیس و کربنات کلسیم باکتریایی را در نمونه هیبریدی نشان داد. آنالیز XRD افزایش شدت پیک مربوط به کلسیم کربنات (در زاویه ۲۹.۴ دو تتا ) و تغییرات در پهنای پیک در نصف ارتفاع را در نمونه هیبریدی آشکار کرد که حاکی از افزایش کریستالینیتی و فعالیت مؤثر ترمیم ‌زیستی بود.
نتیجه‌گیری: رویکرد هیبریدی پیشنهادی با موفقیت ماندگاری باکتری، کارایی ترمیم زیستی و مقاومت مکانیکی بتن را به طور همزمان بهبود بخشید. ترکیب اسپورهای مقاوم غیراوره‌ای با ریزکپسول‌سازی در سیلیکات سدیم و هم‌افزایی با نانوسیلیس، یک راه‌حل عملی و مقرون ‌به‌صرفه برای توسعه بتن‌های خودترمیم‌شونده نسل آینده ارائه می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

بتن خودترمیم‌شونده
ترمیم زیستی
باسیلوس سوبتیلیس
ریزکپسول سیلیکات سدیم
نانوذرات سیلیس
کربنات کلسیم
موضوعات
زیست فناوری
دوره 17، شماره 1
زمستان 1404
صفحه 77-91

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما