Endosporas en la resistencia mecánica de un concreto: autorreparación de grietas
DOI:
https://doi.org/10.29057/aactm.v12i12.15173Palabras clave:
Concreto, cemento, grietas, autorreparación, microorganismosResumen
El objetivo de esta investigación fue estudiar las propiedades de concretos elaborados con cemento Portland adicionando microorganismos y nutrientes precursores de CaCO3, siendo estos materiales conocidos como concretos autorreparables. La metodología se basó en pruebas de regeneración, ensayos de densidad, porosidad y resistencia a la compresión. Mediante SEM y DRX se observó la formación de cristales de CaCO3 producidos por Bacillus subtilis donde la forma de estos está en función del tiempo de fraguado siendo efectivos para el desarrollo de concreto autorreparable. Se observó la regeneración de grietas de hasta 1mm de espesor, con 9% en peso de aditivo. Las pruebas de resistencia a la compresión mostraron un incrementó de ⁓70% para sistemas con aditivo respecto a sistemas sin adición de agente reparador. El costo aumentó en 14%, respecto a muestras sin aditivos. La mezcla permitió mantener la resistencia mecánica de diseño con 42% menos de cemento.
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ACI Committee 211 (1997). Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete. American Concrete Institute, USA.
Addadi L., Raz S., Weiner S., (2003). Taking advantage of disorder: amorphous calcium carbonate and its roles in biomineralization. Advanced Materials 15(12), 959-970. DOI:10.1002/adma.200300381 15:959-970
Ahn E., Shin M., Popovics J. S., and Weaver R. L. (2019). Effectiveness of diffuse ultrasound for evaluation of microcracking damage in concrete, Cem. Concr. Res. 124 105862. DOI:10.1016/j.cemconres.2019.105862
Ai Z., Sun W., and Jiang J. (2015). Recent status of research on corrosion of low alloy corrosion resistant steel and analysis on existing problems, Fushi-kexue-yu-fanghu-jishu = Corr. Sci. Prot. Tech. 27, 525–536. 10.11903/1002.6495.2014.407
Arya C. (2016). Corrosion of steel in concrete: do cracks matter?, RILEM Proceedings pro117. 3rd International RILEM Conference on Microstructure Related Durability of Cementitious Composites. RILEM Publications SARL 9–17.
ASTM International. (2013). ASTM C642-13 Standard Test Method for Density, Absorption, and Voids in Hardened Concrete, West Conshohocken, PA.
ASTM International. (2018). ASTM C78 / C78M-18, Standard Test Method for Flexural Strength of Concrete (Using Simple Beam with Third-Point Loading), West Conshohocken, PA.
ASTM International. (2019). ASTM C192 / C192M-19, Standard Pract.ice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Laboratory, West Conshohocken, PA.
ASTM International. (2020). ASTM C39 / C39M-20, Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens, West Conshohocken, PA.
Badii, M. H. Guillen A., Rodríguez, C. E. Lugo O., Aguilar J., and Acuña M. (2015). Pérdida de Biodiversidad: Causas y Efectos. Daena: International Journal of Good Conscience. 10, 156-174. http://www.spentamexico.org/v10-n2/A10.10(2)156-174.pdf.
Concrete Prices 2023 - How Much Does Concrete Cost? - Concrete Network. Accessed: Nov. 22. https://www.concretenetwork.com/concrete-prices.html.
Cuadros Portales J. A., Sosa Santillán, G. de J., Avalos Belmontes F. and Múzquiz Ramos E. M. (2019) Obtaining CaCO3 with Bacillus subtilis for the manufacture of self-repairing concrete, AvaCient 7, 29–38. www.itchetumal.edu.mx/images/2019/12DICIEMBRE/AVACIENT/2/4.pdf.
Cuadros Portales J. A., Múzquiz Ramos E. M., and Sosa Santillán G. de J. (2020). Adaptation of the Bacillus subtilis for the development of a self-reparing concrete, Revista CiBIyT, Ciencias Básicas, Ingeniería y Tecnología, vol. 43, 79–82.
Ehrlich H., Motylenko M., Sundareshwar P.V., Ereskovsky A., Zglobicka I., et al., Multiphase Biomineralization: Enigmatic Invasive Siliceous Diatoms Produce Crystalline Calcite, Adv. Funct. Mater. 26 (2016) 2503–2510. DOI:10.1002/adfm.201504891
Fertilizer International, Fertilizer Week, and World Bank, “Urea - Precio Mensual - Precios de Materias Primas.” Accessed: May 06, 2020. [Online]. Available: https://www.indexmundi.com
G. Falcone and A. H. Romano, Sugar uptake by germinating Bacillus subtilis spores, FEBS Lett. 16 (1971) 57–59.
https://doi.org/10.1016/0014-5793(71)80685-3.
Harmsen T. E. (2017). Diseño de estructuras de concreto armado, 5th ed. Fondo Editorial de la Pontificia Universidad Católica del Perú, Perú.
Hoffmann, T. D., Paine, K., Gebhard, S., (2021). Genetic optimisation of bacteria-induced calcite precipitation in Bacillus subtilis. Microbial Cell Factory 20, 214. DOI:10.1186/s12934-021-01704-1
Jaganmohan Madhumitha (2023) Change in global cement prices, Statista. [Online]. Available: https://www.statista.com/statistics/248359/change-in-global-cement-prices/
Jonkers H. M. (2007) Self Healing Concrete: A Biological Approach, in Self Healing Materials. An Alternative Approach to 20 Centuries of Materials Science, Springer Dordrecht, pp195–204. DOI:10.1007/978-1-4020-6250-6.
Jonkers H. M., Thijssen A., Muyzer G., Copuroglu O., and Schlangen E. (2010). Application of bacteria as self-healing agent for the development of sustainable concrete, Ecol. Eng. 36, 230–235. DOI:10.1016/j.ecoleng.2008.12.036.
Kurpinska M., Grzyl B., and Kristowski A. (2019) Cost analysis of prefabricated elements of the ordinary and lightweight concrete walls in residential construction, Materials. 12 3629. no. 21. DOI:10.3390/ma12213629.
Li K. and Li L. (2019). Crack-altered durability properties and performance of structural concretes, Cem. Concr. Res. 124, 105811. DOI:10.1016/j.cemconres.2019.105811.
Lu, H., Huang, Y. C., Hunger, J., Gebauer, D., Cölfen, H., Bonn, M., (2021). Role of Water in CaCO₃ Biomineralization. Journal of the American Chemical Society 143(4), 1758-1762. DOI:10.1021/jacs.0c11976
Magallanes R.R.X., Bazaldua M.M.M., Escalante G.I. (2024). Alternative hydraulic concretes based on calcium sulfate-granulated blast furnace slag composites. Journal of Cleaner Production Volumen 44, 141811. DOI:10.1016/j.jclepro.2024.141811
Mancini A., Frondini F., Capezzuoli E., Galvez Mejia E., Lezzi G., Matarazzi D., Brogi A., Swennen R. (2019) Porosity, bulk density and CaCO3 content of travertines. A new dataset from Rapolano, Canino and Tivoli travertines (Italy), Data in Brief. 25, 104158. DOI:10.1016/j.dib.2019.104158.
Martínez P., Sarmiento P., and Urquieta W. (2005) Evaluación de la humedad por condensación al interior de viviendas sociales, Revistainvi. 20, 154–165. DOI:10.5354/0718-8358.2005.62167.
Maruyama I. and Lura P. (2019). Properties of early-age concrete relevant to cracking in massive concrete, Cem. Concr. Res. 123, 105770. DOI:10.1016/j.cemconres.2019.05.015.
Millones Prado A. A. (2008) Concreto de alta densidad con superplastificante, Tesis. Universidad Ricardo Palma. https://repositorio.urp.edu.pe/entities/publication/8ec9e807-5d6d-4605-b4c4-3fd6e144e955
Molnár Z., Dódony I., Pósfai M., (2023). Transformation of amorphous calcium carbonate in the presence of magnesium, phosphate, and mineral surfaces. Geochimica et Cosmochimica Acta 345, 90-101. DOI:10.1016/j.gca.2023.01.028
Nielsen, M. H., Aloni, S., De Yoreo, J. J., (2014). In situ TEM imaging of CaCO3 nucleation reveals coexistence of direct and indirect pathways. Science 345(6201), 1158-1162.
Pérez Mancilla X. and Castaño D. M. (2013). Endospore formation in Clostridium and its interaction with solventogenesis, Rev. Colomb. Biotecnol. 1, 180–188. http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0123-34752013000100020
QuimiNet. (2023). Precios de Extracto de levadura en polvo – Información Comercial. [Online]. Available:
Seifan, M., Samani A. K., and Berenjian A. (2016) Bioconcrete: next generation of self-healing concrete, Appl. Microbiol. Biotechnol. 100, 2591–2602. DOI:10.1007/s00253-016-7316-z.
Solís-Carcaño R., Moreno E. I., (2006). Porosity analysis of concrete made with limestone aggregate. Revista de la Facultad de Ingeniería de la U.C.V. 21 101-109.
Sun R., Tai Cheuk-Wai., Strømme M., Cheung O., (2020). The effects of additives on the porosity and stability on amorphous calcium carbonate. Microporous and Mesoporous Materials 292, 109736. DOI:10.1016/j.micromeso.2019.109736
Van Tittelboom K., de Belie N., (2013). Self-healing in cementitious materials-a review. Materials 6, 2182-2217. DOI:10.3390/ma6062182
Vélez L. M., (2010). Permeabilidad y Porosidad en Concreto. Revista Tecno Lógicas 25, 169-187. Recuperado de: https://repositorio.itm.edu.co/bitstream/20.500.12622/869/1/131-Manuscrito-245-1-10-20170208.pdf.
Vera M. J., Trujillo L. A., (2013). Factores relevantes de calidad en el servicio en el sector de concreto en el mercado de clientes pequeños y de hogar. Panorama Socioeconómico 31, 14-28. Recuperado de: https://www.researchgate.net/publication/335057390_Factores_relevantes_de_calidad_en_el_servicio_en_el_sector_de_concreto_en_el_mercado_de_clientes_pequenos_y_de_hogar_Panorama_Socioeconomico_ISSN_0716-1921#fullTextFileContent
Villegas Flores N., Parapinski dos Santos A. C., (2013). Analysis of indicators that determine the sustainability level in special concretes. Tecnura 17, 12-25. Recuperado de: https://www.researchgate.net/publication/262754014_Analysis_of_indicators_that_determine_the_sustainability_level_in_special_concretes.
Viveros-Aguilar O. A., Herrera-Alamillo M. A., Rodríguez-Zapata L. C., (2024). Bacillus: Microorganismos versátiles para la biorremediación del suelo. Desde el Herbario CICY 16, 163-168.
Wang J. Y., de Belie, N., Verstraete W., (2012). Diatomaceous earth as a protective vehicle for bacteria applied for self-healing concrete. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology 39, 567-577. DOI: 10.1007/s10295-011-1037-1
Wang J. Y., Soens H., Verstraete W., De Belie N., (2014). Self-healing concrete by use of microencapsulated bacterial spores. Cement Concrete Research 56, 139-15. DOI:10.1016/j.cemconres.2013.11.009
Wang J., Mignon A., Snoeck D., Wiktor V., Van Vliergergrehe S., Boon N., De Belie N., (2015). Application of modified-alginate encapsulated carbonate producing bacteria in concrete: a promising strategy for crack self-healing. Frontiers in Microbiology 6, 1-14. DOI:10.3389/fmicb.2015.01088
Yamasamit, N., Sangkeaw, P., Jitchaijaroen, W., Thongchom, C., Keawsawasvong, S., Kamchoom, V., (2023). Effect of Bacillus subtilis on mechanical and self-healing properties in mortar with different crack widths and curing. Scientific Reports 13, 7844. DOI:10.1038/s41598-023-34837-x
Yang K., Xu M., Zhu J., (2020). Evaluating the impact of four major nutrients on gut microbial metabolism by a targeted metabolomics approach. Journal of Proteome Research 9, 1991-1998. DOI:10.1021/acs.jproteome.9b00806
Zamba, D. D., Mohammed, T. A., (2024). Self-healing performance of normal strength concrete with Bacillus subtilis bacteria. Journal of Building Pathology and Rehabilitation 9, 4 (2024). DOI:10.1007/s41024-023-00356-5
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