ادبیات موضوعی

بتن یکی از پر اهمیت ترین مصالح ساختمانی است  که دارای کاربردی های بسیار وسیع در شمار گسترده ای از سازه های مهندسی  می باشد. قدرت، استحکام و جوانب اقتصادی مرتبط بدان این ماده را در شمار یکی از مهم ترین مصالح ساختمانی سازه ها قرار داده است. علیرغم خصوصیات خاص و ویژه؛ این ماده با ارزش دارای نقاط ضعفی است که یکی از مهم ترین آن ترک برداشتن آن است. عوامل متعددی از جمله عوامل طبیعی؛بیولوژیک؛ فیزیکی و شیمیایی در این امر دخیل اند. نیاز به تکنیک هایی که پایداری  سلامت محیط زیست و نیز ثبات استحکام بتن را تامین کند؛یکی از ضروری ترین مسائل در حوزه سازه است. (KUMARY, 2015)

بتن های میکروبی از جمله مکانیزم هایی است که در سالیان اخیر جهت مقاصد گوناگون از جمله بازسازی ترک های بتن مورد استفاده قرار گرفته است. در عین آنکه در تأسیسات تصفیه آب نیز دارای کاربرد فراوان است.عواملی همچون زمین لرزه، فعالیت های مخرب انسانی در طبیعت، گسل ها و نیز تغییرات آب و هوا می تواند سبب ترک،تخلخل و نیز کاهش استحکام ساختمانی لایه های سطحی و نیز عمر مفید سازه ها گردد. ترک های موجود در سازه های بتنی قرار دارد. باکتری ها به عنوان بخشی از میکروارگانیسم ها در گروه های متنوع در آب و در دمای زیر 140 درجه سانتی گرادبر روی سنگ ها نیز زندگی می کنند.از عواملی که می تواند استحکام و پایداری سازه های بتنی را مورد تهدید جدی قرار دهد، راهیابی آب و گاز به درون سازه های مزبور است. عوامل یاد شده به جهت دارا بودن عناصر مضر نه تنها می تواند بتن را به سمت نابودی سوق دهد بلکه اگر به آرماتورهای فولادی برسد،انها رانیز می تواند از بین ببرد. راه حل های گوناگون حهت حل مشکل ذکر شده پیشنهاد گردیده است که در عین دارا بودن مزایا،معایبی را نیز به همراه دارد؛ به عنوان مثال خطرات زیست محیطی و اختلاف در ضریب حرارتی بین مواد مورد نظر در راه حل های یاد شده و بتن، از جمله معایبی است که می توان از آن نام برد. یکی از روش ها ومکانیزم های جدید که در سطوح آزمایشگاهی در حال بررسی بیشتر و توسعه می باشد، استفاده از رسوب مواد معدنی حاوی باکتری هاست.روش مزبور بسیار مورد توجه آزمایشگاه های تحقیقاتی بتن واقع گردیده  است، محصول حاصل از روش مزبور که بتن باکتریایی نامیده می شود بر پایه قابلیت رسوب دهی کلسیت به وسیله باکتری ها طراحی شده است. پدیده یاد شده تحت عنوان کلسیت تحریک شده با باکتری نامیده می شود. رسوب مزبور یعنی کربنات کلسیم به عنوان پر کننده درزها و شکاف های بتن از کارآیی بسیار بالایی برخوردار است. کارآیی مزبور حتی در ماسه،سنگ و گرانیت به اثبات رسیده است؛ روش مزبور توانسته به عنوان یک جایگزین مناسب نسبت به روش های پیشین در ارتباط با حفظ سلامت محیط زیست مورد توجه بسیار قرار گیرد. این روش به عنوان جایگزینی برای روکش های سطحی نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد.فرآیندی که طی  آن بتن باکتریایی حاصل میگردد چنین است که میکروب ها به تشکیل ماده معدنی کمک کرده و باعث رسوبکربنات کلسیم جهت از بین بردن ترک ها در بتن میگردد که البته روشی غیر مرسوم است در این زمینه میکروب های مختلفی هستند که می توانند به فرایند مزبور کمک موثر کرده و باعث رسوب کربنات کلسیم در خلل و فرج بتن گردند. میکروب های مزبور که به رسوب کربنات کلسیم کمک می کنند داری اثر بر روی خواص بتن نیز می باشند بنابراین نقشی تعیین کننده در درکارایی بتن دارند.(کیانیet,al 1396)

جهت تعیین کیفیت و کمیت اثر باکتری ها بر بتن نمونه های مکعبی 70 میلیمتری حاوی باکتری  sporosarcina pasteurii با دو غلظت مختلف جهت تعیین درجه جذب آب و نیز مقاومت فشاری  نمونه های دارای باکتری و بدون باکتری مقایسه گردیده است، نتیجه مقایسه مزبور حاکی از این حقیقت است که باکتری های تولید کننده رسوب کربنات کلسیم تأثیرات محرزی در جهت بهبود خواص بتن دارد. یکی از نتایج استفاده از باکتری مزبور به صورت محلول در آب مخلوط با بتن، کاهش جذب  آب به وسیله بتن می‌باشد. یکی دیگر از نتایج حاصله آن است که از میان دو غلظت مقایسه شده، غلظت کمتر سبب کاهش بیشتر جذب آب نمونه بتن می‌گردد. از سوی دیگر مقاومت فشاری نمونه های داری باکتری از نمونه های بدون باکتری به مراتب بیشتر است، در عین آنکه غلظت نمونه های دارای باکتری فاقد تأثیر نمایان بر مقاومت فشاری 28 روزه است. بتن متداول از جمله مصالح مستحکم و دارای قیمت مناسب است که استفاده از آن در حوزه ساخت و ساز روزافزون است.یکی از معایب عمده  بتن مزبور به اثرات منفی آن بر سلامت محیط زیست بازمی‌گردد؛ بخشی از اثرات مزبور به تولید مواد متشکله بتن یعنی سیمان و مصالح سنگی ریز دانه و درشت دانه مرتبط است؛ از سویی دیگرتولید فراوان سیمان مورد لزوم بتن، مستلزم  برداشت وسیع از معدن شن و ماسه است که طبعا افزایش مصرف انرژی جهت تولید و حمل و نقل مواد مزبور اثرات افزایشی نیز در تولید گازهای گلخانه ای و گرم شدن زمین دارد. تولید سیمان پرتلند هفت درصد کل دی اکسید کربن تولیدشده ناشی از صنایع را به خود اختصاص داده است که خود حاکی از وسعت عظیم درجه آلودگی محیط زیست، نلشی از تولید این ماده است.. (نصوحیان1392et,al)

هر سازه‌ی بتنی باید علاوه بر تامین مقاومت مد نظر دوام خود را در رویارویی با شرایط محیطی مختلف هنگام بهره برداری حفظ کند یکی از عواملی که دوام بتن را کاهش می‌دهد نفوذ پذیری بتن است و وجود ترک در بتن باعث افزایش نفوذ پذیری بتن می شود در‌حال‌حاضر، از پوشش‌های متنوع شیمیایی برای ترمیم و یا حفاظت سطح بتن استفاده می‌شود. در سال‌های اخیر به‌علت قیمت زیاد، انبساط حرارتی متفاوت با بتن و ایجاد آلودگی زیست ‌محیطی در روش‌های غیرزیستی به روش‌های ترمیم زیستی سطح بتن و مصالح ساختمانی به‌ویژه روش‌های میکروبی به‌عنوان عوامل تجدید‌پذیر و سازگار با طبیعت بسیار توجه شده است ترمیم زیستی به دو شکل سطحی (هنگام بهره‌برداری از سازه) یا عمقی (هنگام ساخت) برای افزایش دوام سازه استفاده می‌شوده ماده ای که ترک های بتن را پر می کند باید دارای بیشترین سازگاری با ساختار بتن باشد و از این رو باید اسیدیته بتن را تحمل کند در حالت ترمیم سطحی، باکتری به روش پاشیده‌شدن و یا غرقاب نمونه بتن در ظرف حاوی باکتری در سطح بتن نفوذ می‌کند. هرچه عمق نفوذ باکتری بیشتر باشد تأثیرگذاری عملکرد کلسیم‌کربنات تولید‌شده نیز بهتر خواهد بود. عوامل مختلف فیزیکی، شیمیایی و میکروبی ازجمله ساختار خلل‌وفرج بتن، میزان چسبندگی باکتری به شبکه معدنی بتن و نسبت اندازه باکتری به اندازه خلل‌وفرج بر میزان نفوذ باکتری در سطح بتن تأثیر می‌گذارند. از سویی، باکتری‌هایی هیدرولیز اوره را انجام می‌دهند که داخل خلل‌وفرج هستند و به دیواره نچسبیده‌اند. این باکتری‌ها در محیط ترسیب با اتصال به یون‌های کلسیم موجود به‌شکل لخته درمی‌آیند و لخته‌شدن باکتری‌ها به ماندن آنها درون خلل‌وفرج کمک می‌کند. هرچه اندازه خلل‌وفرج نسبت به باکتری بزرگ‌تر باشد باکتری‌های بیشتری در آن حضور دارند؛ بنابراین کلسیم‌کربنات بیشتری تولید می‌شود و تأثیر آن بر دوام بتن بیشتر خواهد شد ترمیم زیستی از چندین مسیر فتوتروفیک و هتروتروفیک انجام می‌شود. مسیرهای هتروتروفیک در مقایسه با انواع اتوتروفیک و غیرزیستی رسوب بیشتری تولید می‌کنند و شامل تجزیه اوره، آمونیفیکاسیون آمینواسیدها، تنفس، اکسیداسیون متان، احیای سولفات و احیای نیترات هستند ترمیم زیستی در موارد متعددی بررسی شده است و باسیلوس‌ها بیشترین کاربری را در میان باکتری‌های بررسی‌شده داشته‌اند.(کوچک زاده،بهار et,al 1396)