Influence de la composition chimique de mortiers sur leur biodétérioration par les algues

The fouling of building-facade is caused by a main aesthetic phenomenon of biological weathering. The natural weathering favors the micro-organisms development. The biofouling kinetics depends on several parameters such as geographical situation, environmental conditions and physicochemical parameters of substrates. The main objective of this study is to highlight the influence of the mortar chemistry in relationship with its physical properties on the algal growth. The biofouling kinetics was followed on samples exposed outdoor and on samples tested in a laboratory bench which consists in spraying an algal culture on mortar specimens. In order to characterize the influence of the mortar chemistry on biofouling, two Portland cements (OPC) and two calcium aluminate cements (CAC) were tested. The influence of roughness, porosity and carbonation was also studied. The green algae Klebsormidium flaccidum were chosen for the accelerated laboratory tests because of its representativeness. The results obtain in laboratory and in situ show that CAC based mortars slow down the colonization kinetics compared to OPC based mortars. When porosity increases the biofouling kinetics increases and the effect of the mortars chemical composition is largely hidden. The carbonated mortars biofouling is achieved more quickly than uncarbonated ones especially for OPC based mortars. Finally, the rough surfaces are colonized faster whatever formulation tested. This parameter is mostly highlighted for in situ tests.L’encrassement des façades d’immeuble est causé par un phénomène d’altération biologique essentiellement esthétique. Leur vieillissement naturel favorise la colonisation de micro-organismes. La cinétique de biodétérioration dépend de plusieurs paramètres, tels que la situation géographique, les conditions environnementales et les caractéristiques physico-chimiques du matériau. L’objectif de la présente étude est d’établir un lien entre la composition chimique de mortiers à base de ciments et leur cinétique de colonisation par des microorganismes. Deux bancs d’essais sont utilisés : un banc d’essai in situ et un banc d’essai de biodétérioration accélérée de laboratoire. Deux ciments Portland (OPC) et deux ciments alumineux (CAC) de minéralogies différentes ont été sélectionnés. L’effet de la porosité, de la rugosité et de la carbonatation a également été étudié. Le microorganisme sélectionné pour les essais de laboratoire est l’algue Klebsormidium flaccidum qui se développe de manière prépondérante sur les façades en France. Les résultats obtenus en laboratoire et in situ montrent que la biocolonisation des mortiers à base de CAC est plus lente que celle des mortiers à base d’OPC. Lorsque la porosité augmente, la vitesse de biocolonisation augmente et l’effet de la composition chimique est en grande partie masqué. La biocolonisation des mortiers carbonatés se réalise plus rapidement que celle des mortiers non carbonatés surtout dans le cas des mortiers à base d’OPC. Enfin, les mortiers de surface rugueuse sont colonisés plus rapidement quelle que soit la formulation testée. Cet effet est plus marqué pour les mortiers exposés in situ que pour ceux testés en laboratoire

Effect of the Chemical Composition of Building Materials on Algal Biofouling

International audienceThe main cause of aesthetical deterioration of outdoor exposed building materials is the colonization by microorganisms. This phenomenon depends on factors such as geographical situation, environmental conditions and surface state of the substrate. Several researches have been devoted to the study of the effect of porosity, roughness and surface treatment on the biofouling of building materials. However, none of them has addressed the influence of cement composition. The main objective of this study is thus to highlight the influence of the composition of the material on its biocolonization by algae. The green alga Klebsormidium flaccidum was chosen because of its representativeness in France. It is indeed the species the most frequently identified and isolated from samples taken on sites. In order to characterize the influence of the composition of building materials on their biofouling, the behavior of mortars prepared with two types of Portland cement and two types of calcium aluminates cement is studied. The biofouling is followed by measuring the covering rate thanks to image analysis. This work is realized both on samples exposed outdoor and on samples tested in a laboratory bench. Obtained results prove that the composition of cementitious materials is a determining factor

Influence of mortar compositions on their algal biofouling

L’encrassement des façades d’immeuble est causé par un phénomène d’altération biologique essentiellement esthétique. Leur vieillissement naturel favorise la colonisation de micro-organismes. La cinétique de biodétérioration dépend de plusieurs paramètres, tels que la situation géographique, les conditions environnementales et les caractéristiques physico-chimiques du matériau. L’objectif de la présente étude est d’établir un lien entre la composition chimique de mortiers à base de ciments et leur cinétique de colonisation par des microorganismes. Deux bancs d’essais sont utilisés : un banc d’essai in situ et un banc d’essai de biodétérioration accélérée de laboratoire. Deux ciments Portland (OPC) et deux ciments alumineux (CAC) de minéralogies différentes ont été sélectionnés. L’effet de la porosité, de la rugosité et de la carbonatation a également été étudié. Le microorganisme sélectionné pour les essais de laboratoire est l’algue Klebsormidium flaccidum qui se développe de manière prépondérante sur les façades en France. Les résultats obtenus en laboratoire et in situ montrent que la biocolonisation des mortiers à base de CAC est plus lente que celle des mortiers à base d’OPC. Lorsque la porosité augmente, la vitesse de biocolonisation augmente et l’effet de la composition chimique est en grande partie masqué. La biocolonisation des mortiers carbonatés se réalise plus rapidement que celle des mortiers non carbonatés surtout dans le cas des mortiers à base d’OPC. Enfin, les mortiers de surface rugueuse sont colonisés plus rapidement quelle que soit la formulation testée. Cet effet est plus marqué pour les mortiers exposés in situ que pour ceux testés en laboratoire.The fouling of building-facade is caused by a main aesthetic phenomenon of biological weathering. The natural weathering favors the micro-organisms development. The biofouling kinetics depends on several parameters such as geographical situation, environmental conditions and physicochemical parameters of substrates. The main objective of this study is to highlight the influence of the mortar chemistry in relationship with its physical properties on the algal growth. The biofouling kinetics was followed on samples exposed outdoor and on samples tested in a laboratory bench which consists in spraying an algal culture on mortar specimens. In order to characterize the influence of the mortar chemistry on biofouling, two Portland cements (OPC) and two calcium aluminate cements (CAC) were tested. The influence of roughness, porosity and carbonation was also studied. The green algae Klebsormidium flaccidum were chosen for the accelerated laboratory tests because of its representativeness. The results obtain in laboratory and in situ show that CAC based mortars slow down the colonization kinetics compared to OPC based mortars. When porosity increases the biofouling kinetics increases and the effect of the mortars chemical composition is largely hidden. The carbonated mortars biofouling is achieved more quickly than uncarbonated ones especially for OPC based mortars. Finally, the rough surfaces are colonized faster whatever formulation tested. This parameter is mostly highlighted for in situ tests

Effects of mortars chemical composition on micro-algal biofouling

Prix du meilleur poster du congrès IBBS 2014International audienceIntroduction The main cause of building-facade biodeterioration is the growth of microorganisms. This phenomenon depends on several parameters such as geographical situation and environmental conditions. Among the parameters, the surface state of substrates is often considered as the most crucial parameter favoring the biofouling kinetics. Several researches have been devoted to the study of the effects of porosity and roughness on the biofouling of stones and mortars. However, none of them have addressed the influence of the mortars chemistry on the kinetics of the microorganism growth. Aim The main objective of this study is to highlight the influence of the mortar chemistry in relationship with its physical properties on the algal growth. Materials and methods The biofouling kinetics was followed on samples exposed outdoor and on samples tested in a laboratory bench which consists in spraying an algal culture on mortar specimens. The kinetics of microorganism growth was measured by image analysis which allows calculating the coverage rate. The green algae Klebsormidium flaccidum were chosen because of its representativeness. It is indeed the species the most frequently identified and isolated from samples taken on sites. In order to characterize the influence of the mortar chemistry on biofouling, two Portland cements and two alumina cements were tested. The influence of mortar physical properties was studied by comparing two porosity and two roughnesses for each formulation. The carbonation impact on biofouling was also evaluated. Results The colonization rate increases with the porosity of mortar specimens, whatever the cement used in the mortar formulation. The impact of mortar chemical composition is more easily highlighted for the less porous mortars. In that case the biofouling kinetics is faster for Portland mortars than for aluminate mortars. The accelerated carbonation of the materials increases the biofouling rate, whatever the cement used. The calcium carbonate layer formed by accelerated carbonation produces a more favorable environment and the decrease in surface pH favors the growth of green algae. The roughness also influences the biofouling kinetics since the rough surfaces are colonized quicker than the smoothest one. However, its effect is not major in our case. The results of outdoor tests are similar to the results obtained in laboratory. The influence of mortar chemistry on biofouling kinetics is better highlighted on outdoor test because microalgae are submitted to environmental stresses. It is not the case in the laboratory test since the algal suspension is full of nutrients which make the environment friendlier than outside conditions. Conclusions The chemical composition of mortars strongly influences their biofouling. Calcium aluminate mortars slow down the colonization kinetics compared to Portland based mortars. The porosity increases the biofouling kinetics. The carbonation also influences the biofouling. The outdoor test allows highlighting the chemical influence on biofouling kinetics

Influence de la composition chimique de mortiers sur leur encrassement biologique

L'encrassement des façades d'immeuble est causé par un phénomène d'altération biologique essentiellement esthétique. Le vieillissement naturel des façades favorise le développement de micro-organismes et leur cinétique de développement dépend de plusieurs paramètres. Parmi eux, l'exposition géographique de la façade (ou substrat), les conditions environnementales (humidité, vent, chaleur) ainsi que l'état de surface du substrat (rugosité, porosité, pH et composition chimique). Plusieurs études ont montré l'influence de la porosité et surtout de la rugosité sur la cinétique de biodétérioration. Les travaux de (Tran et al. 2012) ont permis de quantifier la cinétique de biodétérioration grâce au taux de recouvrement, obtenu après analyse d'image. Cependant, l'impact de la composition chimique du substrat n'a, à ce jour, pas encore été mis en évidence. C'est pourquoi l'objectif principal de cette étude consiste, en s'inspirant de la méthodologie employée par (Tran 2011), à établir un lien entre la composition chimique de mortiers à base de ciments et la cinétique de croissance des micro-organismes. Pour ce faire, plusieurs ciments de minéralogies différentes ont été sélectionnés : deux ciments Portland et deux ciments alumineux. Le comportement des mortiers à différentes rugosités et porosités est également étudié. Ces informations permettront d'évaluer le facteur physico-chimique prépondérant dans le mécanisme de biodétérioration. L'étude est focalisée sur un seul type de micro-organisme : la micro-algue Klebsormidium flaccidum. Cette algue à la particularité de se développer majoritairement sur les façades en Europe. La cinétique de biocolonisation des matrices cimentaires est évaluée non seulement en conditions naturelles grâce à une exposition in situ des échantillons de mortiers, mais également au laboratoire sur un banc d'essai de biodétérioration accéléré

Influence de la composition chimique de mortiers sur leurs cinétiques d'encrassement biologique par les algues

National audienceL’altération esthétique des façades d’immeuble résulte de l’action des microorganismes. En effet, le vieillissement naturel des façades favorise l’implantation de micro-organismes dont le développement dépend de plusieurs paramètres, tels que la situation géographique (orientation de la façade, inclinaison de la façade, etc.), les conditions environnementales (humidité, vent, chaleur) ainsi que l’état de surface du substrat (rugosité, porosité, pH et composition chimique). Plusieurs travaux ont montré l’influence de la porosité et de la rugosité sur la cinétique de biodétérioration de pierres et d’enduits minéraux. L’objectif de notre étude consiste à établir un lien entre la composition chimique de mortiers à base de ciments et leur résistance à la colonisation par des micro-organismes. Pour ce faire, deux types d’essais sont réalisés : des essais in situ permettant d’évaluer les propriétés des mortiers en conditions réelles et des essais de laboratoire, visant à reproduire la biodétérioration en conditions accélérées. Plusieurs ciments de minéralogies différentes ont été sélectionnés : deux ciments portland riches en silicates et deux ciments alumineux. L’effet de la porosité, de la rugosité, ainsi que l’influence de la carbonatation sont également étudiés. Le micro-organisme sélectionné pour les essais de laboratoire est la micro-algue Klebsormidium flaccidum. Cette espèce a été choisie pour sa représentativité, sa présence étant très fréquemment observée dans les prélèvements réalisés sur des façades en Europe et surtout en France (présence dans plus de 50% des prélèvements). Nos résultats montrent que la composition chimique influence très fortement la résistance du mortier à l’encrassement biologique, celui-ci étant plus lent pour des mortiers à base de ciment alumineux. La porosité augmente la cinétique d’encrassement, au même titre que la carbonatation. Les résultats des essais de laboratoire sont confirmés par ceux obtenus in situ, notamment pour ce qui concerne l’impact de la composition chimique

Influence of the chemical composition of mortars on algal biofouling

ISBN : 978-1-84806-316-7International audienceThe main cause of building-facade biodeterioration is the growth of microorganisms. The state of surface is among parameters which affects the most biofouling kinetics. The main objective of this study was to highlight the influence of mortar chemistry and its physical properties on algal growth. The green algae Klebsormidium flaccidum was chosen for this work because of its representativeness. In order to characterize the influence of the mortar chemistry on biofouling, Portland cement (CEMI) and aluminate cement (CAC) were used. The biofouling kinetics was followed on samples tested in a laboratory bench, where the mortar specimens were exposed to a sprinkling of algal suspension. The algal growth was daily monitored by image analysis. The colonization rate was given by the ratio of colonized area to the total surface. In our case, the surface roughness does not seem to affect the algal colonization. The experimental method highlights that surface pH and chemistry of cement used in mortar formulations have an influence on algal fouling. In fact, the colonization kinetics of CAC mortars is lower than that of CEMI mortar