Calcite và sự tạo tủa của Calcite ứng dụng trong gắn vết nứt bê tông

Bê tông là một vật liệu không thể thiếu trên thế giới, theo thời gian sử dụng, bê tông xuất hiện các vết nứt và các lỗ nhỏ trên bề mặt, nguyên nhân là do tác động từ điều kiện tự nhiên, do phải chịu trọng tải lượng lớn, do kết cấu bê tông thiếu khả năng chịu lực hoặc do sụt lút nền móng. Từ đó, các nhà khoa học đã nghĩ đến việc nghiên cứu ra một loại bê tông tự liền nhờ khả năng tạo tủa Calcite do vi sinh vật gây ra (MICCP: Microbially induced calcium carbonate precipitation) như một loại xi măng sinh học.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Calcite và sự tạo tủa của Calcite ứng dụng trong gắn vết nứt bê tông CALCITE VÀ SỰ TẠO TỦA CỦA CALCITE ỨNG DỤNG TRONG GẮN VẾT NỨT BÊ TÔNG Nguyễn Thị Hậu, Phan Nguyễn Nhật Đăng, Nguyễn Thị Thanh Trang Viện Khoa học Ứng dụng HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh GVHD: ThS. Vũ Thị Tuyết NhungTÓM TẮTBê tông là một vật liệu không thể thiếu trên thế giới, theo thời gian sử dụng, bê tông xuất hiện các vết nứtvà các lỗ nhỏ trên bề mặt, nguyên nhân là do tác động từ điều kiện tự nhiên, do phải chịu trọng tải lượnglớn, do kết cấu bê tông thiếu khả năng chịu lực hoặc do sụt lút nền móng. Việc sửa chữa của các công trìnhnày đòi hỏi chi phí rất cao và tốn nhiều công sức lao động. Từ đó, các nhà khoa học đã nghĩ đến việc nghiêncứu ra một loại bê tông tự liền nhờ khả năng tạo tủa Calcite do vi sinh vật gây ra (MICCP: Microbiallyinduced calcium carbonate precipitation) như một loại xi măng sinh học.Từ khóa: Kết tủa Calcite, Calcite, xi măng sinh học, MICCP.1. Giới thiệuBan đầu được đặt tên như một khoáng chất bởi Gaius Plinius Secundus (Pliny trưởng lão) vào năm 79 từCalx, tiếng Latinh có nghĩa là Vôi. Sau đó vào thế kỷ 19 Calx trở thành Calcit trong tiếng Đức, rồi cuốicùng là Calite, có nghĩa là Đá vôi.Calcite là một loại khoáng chất tạo đá có công thức hóa học là CaCO3, chiếm hơn 4% vỏ trái đất. Nó cựckỳ phổ biến và được tìm thấy trên khắp thế giới trong đá trầm tích, biển, núi lửa. Một số nhà địa chất coinó là một “khoáng sản có mặt khắp mọi nơi” – một loại được tìm thấy ở khắp mọi nơi. Màu sắc của calcitegiao động từ vàng đồng, da cam, màu quả mâm xôi, hồng dịu đến tím hoa cà, nâu, xanh da trời và thậm chílà xanh lá cây. Thân xa nhỏ tạo cho calcite có màu đỏ máu. Màu xanh lá cây, xanh da trời và lam là dotrong calcite có lẫn tạp chất đồng carbonat. Biến thể calcite trong suốt gọi là calcite quang học hay spatAixolen; loại tinh thể này có tính chất rất đặc biệt là “phân đôi” hình ảnh do nó có tính lưỡng chiết quangcao. 443 Hình 1: Các loại đá calciteCalcite, aragonit và vaterit là ba dạng đa hình tinh thể của canxi cacbonat trong hệ vi khuẩn, với calcite làdạng đa hình cacbonat vi khuẩn ổn định và phổ biến nhất (Rodriguez-Navarro et al., 2012). Sự khoáng hóavi khuẩn của aragonit, thường đại diện cho dạng đa hình di căn, cũng đã được báo cáo (Pedoneet al., 2010).Việc tạo ra các dạng đa hình của calcite, aragonit và vaterit phụ thuộc cả vào môi trường phát triển củachúng và các chủng vi khuẩn. Người ta báo cáo rằng các vi khuẩn khác nhau kết tủa các loại canxi cacbonatkhác nhau và chủ yếu ở dạng tinh thể hình cầu hoặc đa diện (Cañaveraset al., 2001). Các khoáng chấtcacbonat do vi khuẩn gây ra thường được báo cáo ở một số lượng lớn vi khuẩn, chẳng hạn như vi khuẩnlam (Jansson và Northen, 2010), vi khuẩn khử sulphat (Warthmannet al., 2000), Bacillus (Goddette et al.,Năm 1992; Betzelet al., 1998; Jørgensenet al., 2000), Myxococcus (Rodriguez-Navarro et al., 2003;Gonzalez-Muñozet al., 2010), Vi khuẩn halobacteria (S ¢ nchez-Rom ¢ n et al., 2011) và Pseudomonas (Jhaet al., 2009). Grothet al. (2001) đã kiểm tra khả năng tạo tinh thể giữa các vi khuẩn hang động và phát hiệnra rằng tất cả đều tạo ra calcite ngoại trừ Bacillus sp., vaterites kết tủa. Rodriguez-Navarroet al. (2003) báocáo rằng M. xanthus có thể tạo ra kết tủa calcite và vaterit. Bằng chứng mới nổi cho thấy vi khuẩn khôngảnh hưởng trực tiếp đến hình thái canxi cacbonat hoặc sự lựa chọn đa hình (Chekrounet al., Năm 2004;Bosaket al., 2005; Rodriguez-Navarroet al., 2012). Thay vào đó, các đặc điểm hình thái có thể bị ảnh hưởngbởi thành phần của môi trường nuôi cấy, cấu trúc bên ngoài của vi khuẩn cụ thể và bản chất hóa học củachúng, có thể rất quan trọng đối với quá trình kết tinh vi khuẩn (Gonzalez-Muñozet al.,2010).2. Sự tạo tủa calcite của vi khuẩnCalcite thể hiện một đặc điểm bất thường được gọi là khả năng hòa tan ngược, có nghĩa là nó trở nên ít hòatan trong nước khi nhiệt độ tăng. Khi tạo điều kiện thuận lợi cho sự kết tủa, Calcite có thể lấp đầy các vếtđứt gãy và tạo thành lớp phủ khoáng chất kết dính các hạt đá hiện có với nhau. Khi điều kiện hòa tan thuậnlợi, việc loại bỏ calcite có thể làm tăng đáng kể độ xốp và độ thấm của đá. Khi điều này tiếp tục trong mộtthời gian dài, sự hình thành các hang động có thể xảy ra. Calcite cũng xuất hiện như một khoáng chất dạngmạch trong trầm tích từ suối nước nóng và trong các hang động dưới dạng nhũ đá và măng đá.Sự kết tủa canxi carbonat do vi sinh vật gây ra (MICCP: Microbially induced calcium carbonateprecipitation) là một quá trình sinh học xảy ra tự nhiên, trong đó vi sinh vật tạo ra các vật liệu vô cơ nhưmột phần của các hoạt động trao đổi chất cơ bản của chúng. Đây là một phương p ...