Chloride Ingress in Cement Mortars Exposed to Acidithiobacillus thiooxidans Bacteria
Creators
- 1. Kenyatta University
- 2. University of Embu
Description
Concrete structures placed in aggressive aqueous environments are vulnerable to degradation. Majority of studies have linked structural failures to the ingress of deleterious ions into the cement matrix. Some microbial activities may accelerate the penetration of harmful materials into the cement matrix and hence cause pronounced deterioration. This work reports a laboratory-simulated study carried out to determine the extent of chloride ingress in cement mortars exposed to Acidithiobacillus thiooxidans. Test prisms were cast from Portland pozzolana cement (PPC) and ordinary Portland cement (OPC) with water-to-cement ratio maintained at 0.5. Acidithiobacillus thiooxidans bacterial solution of concentration 1.0 × 10 7 cell/mL was used to prepare microbial mortar prisms, whereas distilled water was used to prepare the control mortar prisms. The test prisms were subjected to porosity and accelerated chloride ingress after 28th day of curing. Compressive strength was determined after the 2nd, 7th, 28th, and 56th days of curing. Apparent diffusion coefficients (Dapp) were estimated from the solutions to Fick's second law of diffusion. After the 56th day of curing, the microbial-treated mortars exhibited a significant reduction in compressive strength. The resultant percentage decrease in compressive strength was 30.74% and 19.88% for OPC and PPC, respectively. Further, microbial-treated mortars demonstrated both high porosity and chloride ingress as compared to the control test mortars. Scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) analyses showed the formation of new deleterious products in the microbial-exposed mortars.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تكون الهياكل الخرسانية الموضوعة في بيئات مائية عدوانية عرضة للتدهور. ربطت غالبية الدراسات الفشل الهيكلي بدخول الأيونات الضارة في مصفوفة الأسمنت. قد تؤدي بعض الأنشطة الميكروبية إلى تسريع تغلغل المواد الضارة في المصفوفة الأسمنتية وبالتالي تسبب تدهورًا واضحًا. يشير هذا العمل إلى دراسة محاكاة مختبرية أجريت لتحديد مدى دخول الكلوريد في ملاط الأسمنت المعرض للحمضيات العصوية ثيو أوكسيدانز. تم صب منشورات الاختبار من أسمنت البوزولانا البورتلاندي (PPC) وأسمنت بورتلاند العادي (OPC) مع الحفاظ على نسبة الماء إلى الأسمنت عند 0.5. تم استخدام المحلول البكتيري Acidithiobacillus thiooxidans بتركيز 1.0 × 10 7 خلية/مل لتحضير منشورات الملاط الميكروبية، في حين تم استخدام الماء المقطر لتحضير منشورات الملاط الضابطة. تعرضت منشورات الاختبار للمسامية ودخول الكلوريد المتسارع بعد اليوم الثامن والعشرين من المعالجة. تم تحديد مقاومة الانضغاط بعد الأيام الثانية والسابعة والثامنة والعشرين والسادسة والخمسين من المعالجة. تم تقدير معاملات الانتشار الظاهرية (DAPP) من حلول قانون فيك الثاني للانتشار. بعد اليوم السادس والخمسين من المعالجة، أظهرت الملاط المعالج بالميكروبات انخفاضًا كبيرًا في مقاومة الانضغاط. كانت النسبة المئوية الناتجة للانخفاض في مقاومة الانضغاط 30.74 ٪ و 19.88 ٪ لـ OPC و PPC، على التوالي. علاوة على ذلك، أظهرت مدافع الهاون المعالجة بالميكروبات كل من المسامية العالية ودخول الكلوريد مقارنة بمدافع الهاون الاختبارية للتحكم. أظهر المسح المجهري الإلكتروني (SEM) وتحليل حيود الأشعة السينية (XRD) تكوين منتجات ضارة جديدة في الملاط المكشوف الميكروبي.Translated Description (French)
Les structures en béton placées dans des environnements aqueux agressifs sont vulnérables à la dégradation. La majorité des études ont établi un lien entre les défaillances structurelles et la pénétration d'ions délétères dans la matrice cimentaire. Certaines activités microbiennes peuvent accélérer la pénétration de matériaux nocifs dans la matrice cimentaire et donc provoquer une détérioration prononcée. Ce travail rapporte une étude simulée en laboratoire réalisée pour déterminer l'étendue de la pénétration de chlorure dans les mortiers de ciment exposés à Acidithiobacillus thiooxidans. Les prismes d'essai ont été coulés à partir de ciment de pouzzolane Portland (PPC) et de ciment Portland ordinaire (OPC) avec un rapport eau/ciment maintenu à 0,5. Une solution bactérienne d'Acidithiobacillus thiooxidans de concentration 1,0 × 10 7 cellules/mL a été utilisée pour préparer des prismes de mortier microbiens, tandis que de l'eau distillée a été utilisée pour préparer les prismes de mortier témoins. Les prismes d'essai ont été soumis à une porosité et à une entrée accélérée de chlorure après 28 jours de cuisson. La résistance à la compression a été déterminée après les 2e, 7e, 28e et 56e jours de durcissement. Les coefficients de diffusion apparente (Dapp) ont été estimés à partir des solutions à la deuxième loi de diffusion de Fick. Après le 56e jour de durcissement, les mortiers traités aux microbes présentaient une réduction significative de la résistance à la compression. Le pourcentage de diminution de la résistance à la compression résultant était de 30,74 % et 19,88 % pour l'OPC et le PPC, respectivement. En outre, les mortiers traités aux microbes ont démontré à la fois une porosité et une pénétration de chlorure élevées par rapport aux mortiers d'essai témoins. Les analyses par microscopie électronique à balayage (MEB) et par diffraction des rayons X (DRX) ont montré la formation de nouveaux produits délétères dans les mortiers exposés aux microbes.Translated Description (Spanish)
Las estructuras de hormigón colocadas en entornos acuosos agresivos son vulnerables a la degradación. La mayoría de los estudios han relacionado las fallas estructurales con la entrada de iones nocivos en la matriz de cemento. Algunas actividades microbianas pueden acelerar la penetración de materiales dañinos en la matriz de cemento y, por lo tanto, causar un deterioro pronunciado. Este trabajo reporta un estudio simulado de laboratorio realizado para determinar el grado de ingreso de cloruro en morteros de cemento expuestos a Acidithiobacillus thiooxidans. Los prismas de prueba se fundieron a partir de cemento puzolana Portland (PPC) y cemento Portland ordinario (OPC) con una relación de agua a cemento mantenida en 0.5. Se utilizó una solución bacteriana de Acidithiobacillus thiooxidans de concentración 1.0 × 10 7 células/mL para preparar prismas de mortero microbiano, mientras que se utilizó agua destilada para preparar los prismas de mortero de control. Los prismas de prueba se sometieron a porosidad y entrada acelerada de cloruro después del día 28 de curado. La resistencia a la compresión se determinó después del 2º, 7º, 28º y 56º día de curado. Los coeficientes de difusión aparente (Dapp) se estimaron a partir de las soluciones a la segunda ley de difusión de Fick. Después del día 56 de curado, los morteros tratados con microbios mostraron una reducción significativa en la resistencia a la compresión. La disminución porcentual resultante en la resistencia a la compresión fue de 30.74% y 19.88% para OPC y PPC, respectivamente. Además, los morteros tratados con microbios demostraron una alta porosidad y entrada de cloruro en comparación con los morteros de prueba de control. Los análisis de microscopía electrónica de barrido (SEM) y difracción de rayos X (XRD) mostraron la formación de nuevos productos nocivos en los morteros expuestos a microbios.Files
4191806.pdf.pdf
Files
(15.9 kB)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:685b4e31188315b2ddd255e535b78348
|
15.9 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- دخول الكلوريد في ملاط الأسمنت المعرض للحمضيات العصوية الثيوكسيدية البكتيريا
- Translated title (French)
- Entrée de chlorure dans les mortiers de ciment exposés aux bactéries Acidithiobacillus thiooxidans
- Translated title (Spanish)
- Ingreso de cloruro en morteros de cemento expuestos a bacterias Acidithiobacillus thiooxidans
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3107974354
- DOI
- 10.1155/2020/4191806
References
- https://openalex.org/W1200383137
- https://openalex.org/W149347972
- https://openalex.org/W1973486041
- https://openalex.org/W1979919953
- https://openalex.org/W1983741937
- https://openalex.org/W1986023296
- https://openalex.org/W1986355453
- https://openalex.org/W1990340087
- https://openalex.org/W1991111122
- https://openalex.org/W1998586407
- https://openalex.org/W2002379717
- https://openalex.org/W2007981131
- https://openalex.org/W2037099174
- https://openalex.org/W2047290567
- https://openalex.org/W2060326426
- https://openalex.org/W2063248573
- https://openalex.org/W2070986993
- https://openalex.org/W2078711620
- https://openalex.org/W2078851342
- https://openalex.org/W2083218021
- https://openalex.org/W2142362366
- https://openalex.org/W2147254534
- https://openalex.org/W2736048049
- https://openalex.org/W2773618492
- https://openalex.org/W2897469279
- https://openalex.org/W2902681700
- https://openalex.org/W2908358849
- https://openalex.org/W2922050202
- https://openalex.org/W2966163345
- https://openalex.org/W3000111489
- https://openalex.org/W3026342314
- https://openalex.org/W4255082630
- https://openalex.org/W596634955