SLIDE 1 Henk ¡Jonkers: ¡CEG ¡– ¡Structural ¡Engineering ¡-‑ ¡Materials ¡& ¡Environment ¡-‑ ¡Sustainability ¡Group ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡
Self ¡healing ¡concrete ¡
Technology ¡for ¡bio-‑based ¡products ¡ ¡ ¡
SLIDE 2 Topics ¡overview: ¡
- 1. Concrete ¡problems ¡
- 2. Bacteria-‑based ¡self-‑healing ¡concrete ¡
- 3. Prac?cal ¡applica?on ¡
SLIDE 3
Concrete: ¡most ¡used ¡construc9on ¡material ¡
Gravel Cement Sand Water Chemicals
Rela?vely ¡cheap!: ¡+/-‑ ¡80 ¡Euro ¡/ ¡m3 ¡
Concrete
SLIDE 4
Concrete: ¡problems ¡
Overloading damage ‘Designed’ damage Micro crack formation
SLIDE 5 ‘Designed’ ¡damage ¡
- No ¡strength ¡loss ¡but ¡decreased ¡durability ¡
¡→ ¡ ¡Ingress ¡of ¡aggressive ¡chemicals ¡
¡
¡→ ¡ ¡Degrada9on ¡of ¡concrete ¡matrix ¡
¡
¡→ ¡ ¡Risk ¡of ¡reinforcement ¡corrosion ¡ ¡ ¡ ¡
- Needed: ¡Self-‑healing ¡mechanism ¡resul?ng ¡in ¡Sealing ¡of ¡cracks ¡
¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡But ¡how? ¡ ¡
SLIDE 6 Include ¡limestone-‑producing ¡bacteria ¡
- Where ¡to ¡find ¡these ¡bacteria? ¡
Playa, Spain Gypsum rock Chiprana, Spain Dessert crusts Wadi Natrun, Egypt Alkaline lake Kulunda lakes, Siberia Alkaline lakes
SLIDE 7
Limestone-‑producing ¡bacteria ¡
Endolithic ¡communi?es ¡ Alkali-‑resistant ¡spore-‑forming ¡bacteria ¡
Endospore
Ben ¡Abbas: ¡ Phylogene9c ¡analysis ¡isolates ¡ ¡ alkaliphilic ¡Bacilli ¡
SLIDE 8
Limestone-‑producing ¡bacteria ¡
Ca(C3H5O3)2 ¡+ ¡6 ¡O2 ¡ ¡ ¡ ¡à à ¡ ¡CaCO3 ¡+ ¡5 ¡CO2 ¡+ ¡5 ¡H2O ¡
(Increased ¡calcite ¡produc9on ¡ from ¡concrete ¡matrix ¡Portlandite:) ¡ ¡Ca(OH)2 ¡
+
SLIDE 9 Limestone-‑producing ¡bacteria ¡
Two-‑component ¡“self-‑healing ¡agent”: ¡
- 1. Bacteria ¡(catalyst) ¡
- 2. Mineral ¡precursor ¡compound ¡(chemical/’food’) ¡
Packing ¡of ¡agents ¡in ¡par9cles ¡ ¡Reservoir ¡for ¡healing-‑agents ¡(bacteria ¡+ ¡chemicals) ¡ ¡
Light ¡weight ¡aggregates: ¡ ¡ 1st ¡genera9on ¡healing ¡agent ¡ Light-‑weight ¡concrete ¡ ¡ (limited ¡strength) ¡
SLIDE 10
limestone-‑producing ¡bacteria: ¡laboratory ¡results ¡ Bacterial ¡concrete ¡
Before After
0.15 ¡mm ¡crack ¡width ¡
SLIDE 11
Prac9cal ¡applica9on: ¡Irriga9on ¡canals ¡in ¡Ecuador ¡
SLIDE 12 15 ¡ 15 ¡ 100 ¡
? ¡ ? ¡ ? ¡
100 ¡cm ¡
Length ¡= ¡19 ¡km ¡ Height ¡= ¡4100 ¡to ¡3800 ¡m ¡ Daily ¡temp ¡= ¡5 ¡to ¡35°C ¡
Prac9cal ¡applica9on: ¡Cruzsacha ¡Canal ¡in ¡Ecuador ¡
Made ¡from ¡ “Ecuador ¡ concrete” ¡ ¡ Natural ¡fibers ¡ (Abaca) ¡+ ¡healing ¡ agent ¡
SLIDE 13 Conclusions ¡
- 1. ¡Several ¡concepts ¡for ¡self-‑healing ¡concrete ¡are ¡being ¡ ¡
¡developed ¡ ¡ ¡ ¡ ¡
- 2. ¡Limestone-‑producing ¡bacteria ¡can ¡make ¡concrete ¡self-‑healing ¡
¡
- 3. ¡Large ¡scale ¡(economical) ¡produc?on ¡underway ¡
¡
- 4. ¡Various ¡full ¡scale ¡outdoors ¡applica?ons ¡in ¡progress ¡
SLIDE 14
Thank ¡you ¡for ¡your ¡aZen9on! ¡
