Self healing concrete Technology for bio-based products - PowerPoint PPT Presentation

Self ¡healing ¡concrete ¡ Technology ¡for ¡bio-­‑based ¡products ¡ ¡ ¡ Henk ¡Jonkers: ¡ CEG ¡– ¡Structural ¡Engineering ¡-­‑ ¡Materials ¡& ¡Environment ¡-­‑ ¡Sustainability ¡Group ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

Topics ¡overview: ¡ 1. Concrete ¡problems ¡ 2. Bacteria-­‑based ¡self-­‑healing ¡concrete ¡ 3. Prac?cal ¡applica?on ¡

Concrete: ¡most ¡used ¡construc9on ¡material ¡ Gravel Cement Sand Chemicals Concrete Rela?vely ¡cheap!: ¡+/-­‑ ¡80 ¡Euro ¡/ ¡m 3 ¡ Water

Concrete: ¡problems ¡ Micro crack formation Overloading damage ‘Designed’ damage

‘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? ¡ ¡

Include ¡limestone-­‑producing ¡bacteria ¡ • Where ¡to ¡find ¡these ¡bacteria? ¡ Wadi Natrun, Egypt Playa, Spain Kulunda lakes, Siberia Chiprana, Spain Alkaline lake Gypsum rock Alkaline lakes Dessert crusts

Limestone-­‑producing ¡bacteria ¡ Ben ¡Abbas: ¡ Endolithic ¡communi?es ¡ Phylogene9c ¡analysis ¡isolates ¡ ¡ Alkali-­‑resistant ¡spore-­‑forming ¡bacteria ¡ alkaliphilic ¡Bacilli ¡ Endospore

Limestone-­‑producing ¡bacteria ¡ Ca(C 3 H 5 O 3 ) 2 ¡+ ¡6 ¡O 2 ¡ ¡ ¡ ¡ à à ¡ ¡CaCO 3 ¡+ ¡5 ¡CO 2 ¡+ ¡5 ¡H 2 O ¡ (Increased ¡calcite ¡produc9on ¡ from ¡concrete ¡matrix ¡Portlandite:) ¡ ¡Ca(OH) 2 ¡ +

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: ¡ ¡ Light-­‑weight ¡concrete ¡ ¡ 1 st ¡genera9on ¡healing ¡agent ¡ (limited ¡strength) ¡

limestone-­‑producing ¡bacteria: ¡laboratory ¡results ¡ Bacterial ¡concrete ¡ 0.15 ¡mm ¡crack ¡width ¡ Before After

Prac9cal ¡applica9on: ¡Irriga9on ¡canals ¡in ¡Ecuador ¡

Prac9cal ¡applica9on: ¡Cruzsacha ¡Canal ¡in ¡Ecuador ¡ 15 ¡ 15 ¡ ? ¡ 100 ¡cm ¡ ? ¡ ? ¡ 100 ¡ Length ¡= ¡19 ¡km ¡ Made ¡from ¡ Height ¡= ¡4100 ¡to ¡3800 ¡m ¡ “Ecuador ¡ Daily ¡temp ¡= ¡5 ¡to ¡35°C ¡ concrete” ¡ ¡ Natural ¡fibers ¡ (Abaca) ¡+ ¡healing ¡ agent ¡

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 ¡

Thank ¡you ¡for ¡your ¡aZen9on! ¡