Effects of acid and high-temperature treatments on durability of bacterial concrete

Abstract

Bacterial concrete specimens were produced in this study to investigate the effects of microbially induced calcium carbonate precipitation (MICP) mechanism on concrete durability. Bacterial concrete (BC) samples were produced through supplementation of Bacillus megaterium bacteria into concrete mixture and curing water. However, control concrete (CC) samples were produced without bacteria. BC and CC were exposed to acid (HCl) and high temperature (400C) treatments. In the first phase of the study, 100×100×100 mm cube specimens were immersed into HCl solution for 10 days and compressive strengths and weight losses were determined. Compressive strength of acid-treated samples was measured as 25.08 MPa for BC samples and as 17.90 MPa for CC samples. Such values revealed that BC samples yielded 40.11% greater compressive strength. When CC samples lost 10.99% weight due to acid attack, BC samples lost 8.74% weight. In the second phase of the study, concrete specimens were exposed to 400℃ temperature and compressive strength of heat-treated samples was determined. As the result of high temperature, bacterial samples yielded 13.76% greater compressive strength against high temperature. Present findings revealed that CaCO3 formation on concrete improved concrete durability against attacks and high temperatures.

Bu çalışmada yenilikçi bir yöntem olan bakteriler kullanılarak beton içerisinde kalsit oluşumu sağlanmıştır. Bakterilerin beton içerisinde ürettiği ürünün betonun asit ve yüksek sıcaklık dayanımına etkisi incelenmiştir. Bacillus megaterium türü bakteri betonun karışım suyuna ve kür suyuna katılarak bakterili beton numuneleri (BC) ile bakteri kullanılmadan bakterisiz kontrol numuneleri (CC) üretilmiştir. 100×100×100 mm boyutunda küp beton numunelerinin 28 günlük basınç dayanımı belirlendikten sonra HCl asidine 10 gün boyunca maruz bırakılmıştır. Asit etkisi sonucunda bakterili ve bakterisiz kontrol numunelerinin ağırlık kayıpları ile basınç dayanımı kayıpları ölçülmüştür. Aside maruz kalan bakterili numunelerin basınç dayanımı 25,08 MPa, kontrol numunelerinin ise 17,90 MPa olarak belirlenmiştir. Bu fark bakterili numunelerin %40,11 daha yüksek basınç dayanımı sağladığını göstermiştir. Asit etkisi sonucu kontrol numuneleri ağırlıklarının %10,99’unu kaybederken bakterili numuneler sadece %8,74’ünü kaybetmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında beton numuneleri 400℃ sıcaklığa maruz bırakılarak yüksek sıcaklık sonrası basınç dayanımları belirlenmiştir. Yüksek sıcaklık etkisi sonucunda bakterili betonun basınç dayanımı %13,76 oranında daha yüksek elde edilmiştir.Tüm bu çalışmanın sonuçları incelendiğinde bakterinin ürettiği CaCO3 ürününün betonun boşluk ve yüzeyinde oluşması betonun geçirimsizliğini arttırdığı sonucuna varılmıştır. Bu geçirimsizlik hali betonun sıcaklık ve asit etkisine karşı olan durabilitesini arttırmıştır.