Обработка поверхности материалов бактериальными растворами, инициирующими отложение карбоната кальция. Обзор

Введение. Обработка поверхности играет важную роль в защите декоративного камня и бетона от воздействия вредных факторов внешней среды. Для защиты каменных поверхностей могут быть использованы биодобавки в виде карбонатогенных бактерий, продуктом жизнедеятельности которых является карбонат кальция.

Материалы и методы. Проведен подбор и анализ публикаций, содержащих в себе результаты исследований и экспериментов, позволяющих сделать выводы о целесообразности применения бактериальных растворов при поверхностной обработки.

Выводы. Образование слоя карбоната кальция на поверхности материала уменьшает газопроницаемость, снижает водопоглощение, повышая долговечность бетона. Установлено, что поверхностная обработка цементного камня растворами, содержащими культуры уробактерий, упрочняет поверхностный слой камня, однако не восстанавливает его прочность. Важно, чтобы образованный слой карбоната кальция на поверхности материала не закупоривал его поры. Должно соблюдаться химическое и структурное сходство между обрабатываемым материалом и образующимися карбонатными соединениями. Дозировка мочевины и хлорида кальция должна соответствовать количеству бактериальных клеток, так как излишек компонентов питательной среды приводит к их накоплению в порах.

1. G. Le Metayer-Levrel, S. Castanier,G.Orialb, J.-F. Loubiere, J.-P. Perthuisot. Applications of bacterial carbonatogenesis to the protection and regeneration of limestones in buildings and historic patrimony // Sedimentary Geology. 1999. Vol.126(1-4). P. 25-34.

2. Boquet E., Boronat A., Ramos-Cormenzana A. Production of calcite (calcium carbonate) crystals by soil bacteria is a common phenomenon // Nature. 1973. Vol.246. P. 527-529.

3. De Muynck W., De Belie N., Verstraete W. Microbial carbonate precipitation in construction materials: a review // Ecological Engineering. 2010. Vol. 36. P. 118-136.

4. Minto J., Tan Q., Lunn R., Mountassir El G., Guo H., Cheng X. Microbial mortar – restoration of degraded marble structures with microbially induced carbonate precipitation // Construction and Building Materials. 2018. Vol. 180. P. 44-54.

5. Wen Kun Zhu, Tao Mu, YouKui Zhang, Tao Duan, XueGang Luo. Coating of microbially produced calcium carbonate onto stone materials // Science China Technological Sciences. 2015. Vol. 58. P. 266-272.

6. Adolphe J.-P., Loubiere J.-F., Paradas J., Soleilhavoup F. Procede de traitement biologique dune surface artifi-cielle // European patent. 1990. No9040097.0 (after French patent No. 8903517, 1989).

7. Сивков С. П., Логинова Т. В., Мымрина А. К. Биодобавки для сухих строительных смесей // Сухие строительные смеси. 2017. No 5. С. 20–23.

8. De Muynck W., Debrouwer D., De Belie N., Verstraete W. Bacterial carbon ate precipitation improves the durability of cementitious materials // Cem. Concr. Res. 2008. Vol. 38(7). P. 1005-1014.

9. Улучшение свойств затвердевшего гипсового камня методами биотехнологии / Логинова Т. В., Мымрина А. К., Сергеева Н. А., Карамаш А. О., Сивков С. П., Градова Н. Б. // Успехи в химии и химической технологии. 2015. Т.29, No 7 (166). С. 53–55.

10. Rodriguez-Navarro C., Fadwa J., Schiro M., Ruiz-Agudo E., Gonzalez-Muñoz M.T. Influence of substrate mineralogy on bacterial mineralization of calcium carbonate: implications for stone conservation // Applied and Environmental Microbiology. 2012. Vol. 78. P. 4017-4029.

11. Gonzalez Muñoz, M.T., Rodriguez-Navarro C., Jimenez-Lopez C., Rodriguez-Gallego M. Method and product for protecting and reinforcing construction and ornamental materials. WO 2008/009771 A1 (2008).

12. Rodriguez-Navarro C., Rodriguez-Gallego M., Ben Chekroun K., Gonzalez-Munoz M.T. Conservation of Ornamental Stone by Myxococcus xanthus-Induced Carbonate Biomineralization // Appl. Environ. Microbiol. 2003. Vol. 69 (4). P. 2182-2193.

13. Tiano P., Biagiotti L., Mastromei G. Bacterial biomediated calcite precipitation for monumental stones conservation: methods of evaluation. // J. Microbiol. Method. 1999. Vol. 36. P. 139-145.

14. De Muynck W., Verbeken K., De Belie N., Verstraete W. Influence of urea and calcium dosage on the effectiveness of bacterially induced carbonate precipitation on limestone // Ecological Engineering. 2010. Vol. 36. P. 99-111.

15. Dick J., De Windt W., De Graef B., Saveyn H., Van der Meeren P., De Belie N., Verstraete W. Bio-deposition of a calcium carbonate layer on degraded limestone by Bacillus species // Biodegradation. 2006. Vol. 17(4). P. 357-367.

16. Maravelaki-Kalaitzaki P., Kallithrakas-Kontos N., Agioutantis Z., Maurigiannakis S., Korakaki D. A comparative study of porous limestones treated with silicon-based strengthening agents // Prog. Org. Coat. 2008. Vol. 62(1). P. 49-60.

17. Moropoulou A., Kouloumbi N., Haralampopoulos G., Konstanti A., Michailidis P. Criteria and methodology for the evaluation of conservation interventions on treated porous stone susceptible to salt decay // Prog. Org. Coat. 2003. Vol. 48. P. 259-270.

18. De Muynck W., Cox K., De Belie N., Verstraete W. Bacterial carbonate pre cipitation as an alternative surface treatment for concrete. // Constr. Build. Mater. 2008. Vol. 22. (5). P. 857-885.

19. Perez J. L., Villegas R., Vale J. F., Bello M. A., Alcalde M. Effects of consolidant and water repellent treatments on the porosity and pore size distribution of limestone // Preprints of International Colloquim on Methods of Evaluating Products For the Conservation of Porous Building Materials in Monuments, ICCROM. 1995. P. 203-211.

20. Basheer L.; Kropp J.; Cleland D.J. Assessment of the durability of concrete from its permeation properties: a review // Construction and Building Materials. 2001. Vol.15. P. 93-103.

21. RILEM. RILEM TC116-PCD. Permeability of concrete as a criterion of its durability // Materials and Structures. 1999. Vol. 32. P. 174-179.

22. Okwadha G, Li J. Optimum conditions for microbial carbonate precipitation // Chemosphere. 2010. Vol. 81. P. 1143-1148.