Influência da adição de bactérias isoladas de caverna no fechamento de poros e fissuras em materiais cimentícios

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dc.contributor.advisorToralles, Berenice Martins
dc.contributor.authorCezario, Nicole Schwantes
dc.contributor.bancaOliveira Júnior, Admilton Gonçalves de
dc.contributor.bancaFlorian, Márcio
dc.contributor.bancaKlein, Nayara Soares
dc.contributor.bancaRepette, Wellington Longuini
dc.coverage.extent255 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-10-04T11:56:13Z
dc.date.available2024-10-04T11:56:13Z
dc.date.issued2021-12-14
dc.description.abstractOs materiais de base cimentícia são utilizados na construção civil por apresentarem bom desempenho mecânico e durabilidade. Porém esses materiais podem apresentar manifestações patológicas, sendo a fissuração uma das mais frequentes. Fissuras de até 0,4 mm são previstas no dimensionamento de estruturas de concreto, porém, com o tempo, estas podem levar à diminuição da vida útil desses materiais e acelerar sua degradação. Buscando minimizar este problema, bactérias precipitadoras de cristais de carbonato de cálcio (CaCO3) começaram a ser aplicadas em materiais cimentícios para a autocicatrização de fissuras, evitando sua deterioração precoce e protegendo-os não apenas dos desgastes sofridos pela entrada de água, mas também por outras substâncias prejudiciais. Diferentes microrganismos capazes de precipitar cristais de CaCO3 precisam ser estudados, dentre os quais destacam-se as bactérias isoladas das cavernas. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o fechamento de poros e a autocicatrização de fissuras em materiais cimentícios mediante a precipitação de CaCO3 promovida pela adição de bactérias isoladas de caverna, assim como a influência da condição de exposição no potencial de atuação destes microrganismos. Para atingir esse objetivo, o estudo foi dividido em três campanhas experimentais. Na primeira, buscou-se selecionar uma bactéria com maior potencial de precipitação de CaCO3, e assim com maior capacidade de autocicatrização. Na segunda campanha a bactéria selecionada foi testada em diferentes concentrações, em argamassas de traço 1:3 e relação água/cimento (a/c) de 0,54, buscando a concentração ideal para aplicação em materiais cimentícios. Por fim, a bactéria selecionada na concentração ideal foi aplicada novamente em argamassas de mesmo traço, com a adição de lactato de cálcio, sendo então submetidas a diferentes condições de exposição para a análise do fechamento de poros, autocicatrização e tratamento de superfície de fissuras. Com os resultados obtidos, verificou-se que a bactéria isolada CV16, identificada como B. subtilis, apresentou maior potencial de precipitação de CaCO3 e, por esse motivo, foi selecionada para aplicação nas demais etapas experimentais, sendo então liofilizada para facilitar sua aplicação. Com relação à concentração a ser aplicada verificou-se um maior fechamento de fissura com a adição da concentração de 107 células/mL na água de amassamento, sendo que esta concentração não apresentou prejuízos às propriedades mecânicas do material, sendo então selecionada para a última etapa. Na terceira campanha experimental, verificou-se que a adição dos esporos não foi prejudicial a resistência à compressão e não acelerou a carbonatação em amostras bipartidas. Com relação às condições de exposição, observou-se que a presença de água é fundamental para potencializar a autocicatrização. Os cristais precipitados foram de calcita, varita e aragonita, de acordo com a análise em MEV e DRX. Desta forma, concluiu-se que a bactéria B. subtilis isolado CV16 pode atuar na autocicatrização de fissuras em locais em contato com água, assim como pode ser aplicada em edificações existentes no tratamento de superfície de fissuras
dc.description.abstractother1Cement-based materials are used in civil construction due to their mechanical performance and durability. However, these materials may present pathological manifestations, being that cracking is a frequent problem. Cracks measuring up to 0.4 mm are foreseen in concrete structures design, however, over time, these can lead to a reduction in the lifespan of the materials and accelerate their degradation. Searching for a solution to this problem, bacteria precipitating calcium carbonate crystals (CaCO3) began to be applied to cementitious materials for cracks self-healing, preventing their early deterioration and protecting them not only from the wear and tear suffered by water infiltration, but also by other harmful substances. Different microrganisms capable of precipitating CaCO3 crystals need to be studied, among which stand out cave-isolated bacteria. This study aims to evaluate the capacity of filling pores and cracks in cementitious materials through the precipitation of CaCO3 promoted by the addition of cave-isolated bacteria, as well as the exposure condition that enhances the performance of those microrganisms. To achieve this goal, the study was divided into three experimental campaigns. In the first, the aim was to select the bacterium with the greatest potential for CaCO3 precipitation, and thus with greater self-healing capacity. In the second campaign, the selected bacterium was tested in different concentrations, in mortars with a 1:3 cement-to-sand ratio and 0.54 water-to-cement ratio, seeking the ideal concentration for application in cementitious materials. Finally, in the last campaign, the bacteria selected at the ideal concentration was applied once again in mortars using the same cement-to-sand ratio, with the addition of calcium lactate, being subjected to different exposure conditions for the analysis of pore closure, crack self-healing and surface treatment. With the results obtained, it was found that the cave-isolated bacteria CV16, identified as B. subtilis, had the greatest potential for CaCO3 precipitation and for this reason was selected for application in the other experimental stages, being then lyophilized to facilitate its application. When the concentration to be applied in the mortars was studied, the greatest self-healing was observed with the addition of 107 spores/mL, and this concentration did not jeopardize the mechanical properties of the material, being then selected for the last step. In the third experimental campaign, it was found that the addition of spores was not harmful to the compressive strength and did not accelerate carbonation in split samples. Regarding the exposure conditions, it was observed that the presence of water is essential to enhance the self-healing. It is worth noting that the precipitated crystals were calcite, varite and aragonite, according to the SEM and XRD analysis. Thus, it is concluded that the bacteria B. subtilis isolated CV16 can act in the self-healing of cracks when in contact with water, as well as being applied in existing buildings, treating cracked surfaces
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/17891
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCTU - Departamento de Construção Civil
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.subjectCaCO3
dc.subjectFissuras
dc.subjectPoros
dc.subjectCimento - Aditivos
dc.subjectCimento - Bactérias
dc.subjectCimento - Autocicatrização
dc.subjectMateriais cimentícios
dc.subject.capesEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.cnpqEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.keywordsCaCO3
dc.subject.keywordsCracks
dc.subject.keywordsPores
dc.subject.keywordsCement - Additives
dc.subject.keywordsCement - Bacteria
dc.subject.keywordsCement - Self-healing
dc.subject.keywordsCementitious materials
dc.titleInfluência da adição de bactérias isoladas de caverna no fechamento de poros e fissuras em materiais cimentícios
dc.title.alternativeInfluence of cave-isolated bacteria addition for pores and crack filling in cement-based materials
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Tecnologia e Urbanismo

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