(57)【要約】  本発明は、アルカリ性媒体中でリン酸塩析出物または炭酸塩析出物を形成し得る少なくとも１つの微生物と、少なくとも１つのカルシウム源とを含む組成物であって、該組成物が、少なくとも１つのＳｉ原子、少なくとも１つのＣ原子および少なくとも１つのＨ原子を含む少なくとも１つのケイ素化合物を含むことを特徴とする組成物、ならびに建築用品の製造方法であって、製造時に相応する組成物を使用する方法に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ性媒体中でリン酸塩析出物または炭酸塩析出物を形成し得る少なくとも１つの微生物と、任意に少なくとも１つのカルシウム源とを含む組成物であって、前記組成物が、少なくとも１つのＳｉ原子、少なくとも１つのＣ原子および少なくとも１つのＨ原子を含む少なくとも１つのケイ素化合物を含むことを特徴とする、組成物。
【請求項２】
前記微生物が、細菌、凍結乾燥細菌、および細菌の細菌胞子から選択され、有利には細菌の細菌胞子であることを特徴とする、請求項１記載の組成物。
【請求項３】
前記微生物が、エンテロコッカス（Enterococcus）属、ディオフォロバクター（Diophrobacter）属、リシンバチルス（Lysinbacillus）属、プラノコッカス（Planococcus）属、バチルス（Bacillus）属、プロテウス（Proteus）属またはスポロサルシナ（Sporosarcina）属の細菌胞子または細菌から選択され、好ましくは、バチルス・コーニイ（Bacillus cohnii）、バチルス・メガテリウム（Bacillus megaterium）、バチルス・パステウリイ（Bacillus pasteurii）、バチルス・シュードファーマス（Bacillus pseudofirmus）、バチルス・スフェリカス（Bacillus sphaericus）、バチルス属（Bacillus spp.）、バチルス・サブチリス（Bacillus subtilis）、プロテウス・ブルガリス（Proteus vulgaris）、バチルス・リケニフォルミス（Bacillus licheniformis）、ディオフォロバクター属（Diophrobacter sp.）、エンテロコッカス・フェカリス（Enterococcus faecalis）、リシンバチルス・スフェリカス（Lysinbacillus sphaericus）、プロテウス・ブルガリス（Proteus vulgaris）およびスポロサルシナ・パステウリイ（Sporosarcina pasteurii）、特に好ましくは、バチルス・サブチリス（Bacillus subtilis）またはバチルス・コーニイ（Bacillus cohnii）、極めて特に好ましくは、バチルス・サブチリス（Bacillus subtilis）を含む群の細菌胞子または細菌から選択されることを特徴とする、請求項１または２記載の組成物。
【請求項４】
前記アルカリ性媒体中でリン酸塩析出物または炭酸塩析出物を形成し得る微生物と、前記少なくとも１つのＳｉ原子、少なくとも１つのＣ原子および少なくとも１つのＨ原子を含むケイ素化合物との重量比が、１００：１〜１：１００、有利には１０：１〜１：２であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の組成物。
【請求項５】
前記組成物の総重量に対する、前記アルカリ性媒体中でリン酸塩析出物または炭酸塩析出物を形成し得る微生物の重量分率が、０．０００１〜１０重量％、好ましくは０．００１〜５重量％、特に好ましくは０．００２〜３重量％であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の組成物。
【請求項６】
前記組成物が、少なくとも１つの鉱物建材、有利にはセメントを含むことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の組成物。
【請求項７】
前記組成物が、前記微生物を濃縮するための少なくとも１つの濃縮培地（栄養培地）、有利にはトリプシン大豆ブロス（カゼイン大豆ペプトン培地）を含むことを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の組成物。
【請求項８】
前記少なくとも１つのＳｉ原子、少なくとも１つのＣ原子および少なくとも１つのＨ原子を含む少なくとも１つのケイ素化合物が、疎水化特性を有することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の組成物。
【請求項９】
前記少なくとも１つのＳｉ原子、少なくとも１つのＣ原子および少なくとも１つのＨ原子を含む少なくとも１つのケイ素化合物が、シラン化合物、シロキサン化合物、シリコーン油、シリコネート、オルガノシラン化合物またはオルガノシロキサン化合物から選択され、有利にはオルガノシラン化合物から選択されることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の組成物。
【請求項１０】
少なくとも１つのケイ素化合物が含まれており、前記ケイ素化合物は、少なくとも１つのＳｉ原子、少なくとも１つのＣ原子および少なくとも１つのＨ原子を含み、かつ式（Ｉ）、（ＩＩａ）または（ＩＩｂ）：
Ｒ−ＳｉＲ１ｘＲ２ｚ    （Ｉ）
［式中、
Ｒは、１〜２０個のＣ原子を有する直鎖または分岐アルキル基であり、
Ｒ１は、１〜４個のＣ原子を有する直鎖または分岐アルキル基であり、
Ｒ２は、１〜４個のＣ原子を有する直鎖もしくは分岐アルコキシ基であるか、またはヒドロキシ基であり、ここで、前記基Ｒ１およびＲ２は、それぞれ同じであっても異なっていてもよく、
ｘは、０、１または２であり、
ｚは、１、２または３であり、かつｘ＋ｚ＝３である］、
（Ｒ’）３Ｓｉ−Ｏ−［Ｓｉ（Ｒ’）２−Ｏ］ｍ−Ｓｉ（Ｒ’）３    （ＩＩａ）、
【化１】
2021524433.tif 000016
［式中、個々の前記基Ｒ’は、互いに独立して、ヒドロキシ、アルコキシであって、有利には１〜６個、好ましくは１〜４個の炭素原子を有するもの、アルコキシアルコキシであって、有利には１〜６個、好ましくは１〜４個の炭素原子を有するもの、アルキルであって、有利には１〜２０個、好ましくは１〜１０個の炭素原子を有するもの、アルケニルであって、有利には１〜２０個、好ましくは１〜１０個の炭素原子を有するもの、シクロアルキルであって、有利には１〜２０個、好ましくは１〜１０個の炭素原子を有するもの、および／またはアリールであって、有利には１〜２０個、好ましくは１〜１０個の炭素原子を有するものを表し、
ｍは、２〜３０の整数であり、
ｎは、３〜３０の整数であるが、
ただし、
前記式（ＩＩａ）または（ＩＩｂ）の化合物における前記基Ｒ’の多くがアルコキシ基であり、その結果、前記式（ＩＩａ）または（ＩＩｂ）の化合物におけるアルコキシ基に対するＳｉのモル比の商が少なくとも０．３、特に少なくとも０．５であるものとする］を満たすことを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の組成物。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのケイ素化合物が含まれており、前記ケイ素化合物は、少なくとも１つのＳｉ原子、少なくとも１つのＣ原子および少なくとも１つのＨ原子を含み、ＣＨ３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＨ３Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、Ｃ２Ｈ５Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｉ−Ｃ３Ｈ７Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、Ｃ２Ｈ５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｉ−Ｃ３Ｈ７Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｎ−Ｃ３Ｈ７Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｎ−Ｃ３Ｈ７Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｉ−Ｃ３Ｈ７Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｎ−Ｃ４Ｈ９Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｎ−Ｃ４Ｈ９Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｉ−Ｃ４Ｈ９Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｎ−Ｃ４Ｈ９Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｎ−Ｃ５Ｈ１１Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｎ−Ｃ５Ｈ１１Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｉ−Ｃ５Ｈ１１Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｉ−Ｃ５Ｈ１１Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｎ−Ｃ６Ｈ１３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｎ−Ｃ６Ｈ１３Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｉ−Ｃ６Ｈ１３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｉ−Ｃ６Ｈ１３Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｎ−Ｃ８Ｈ１７Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｎ−Ｃ８Ｈ１７Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｉ−Ｃ８Ｈ１７Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｉ−Ｃ８Ｈ１７Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｎ−Ｃ１０Ｈ２１Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｎ−Ｃ１０Ｈ２１Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｉ−Ｃ１０Ｈ２１Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｉ−Ｃ１０Ｈ２１Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｎ−Ｃ１６Ｈ３３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｎ−Ｃ１６Ｈ３３Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｉ−Ｃ１６Ｈ３３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｉ−Ｃ１６Ｈ３３Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、または前述の１つ以上の化合物の部分縮合物、または前述の化合物の混合物、前記部分縮合物の混合物、または前記化合物と前記部分縮合物との混合物から選択されることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の組成物。
【請求項１２】
建築用品の製造方法であって、好ましくは鉱物建材をベースとする建築用品の製造方法において、製造時に、請求項１から１１までのいずれか１項記載の組成物を使用することを特徴とする、方法。
【請求項１３】
前記建築用品が、モルタル、モルタルベースの建築部材／建築用品、鉄筋コンクリート、コンクリート、（鉄筋）コンクリート部材、コンクリートブロック、屋根タイル、レンガまたは気泡コンクリートブロックであることを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記組成物を、前記建築用品または前記建築物の完成前に使用することを特徴とする、請求項１２または１３記載の方法。
【請求項１５】
前記組成物を、前記建築用品または前記建築物の完成後に使用することを特徴とする、請求項１２または１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ性媒体中でリン酸塩析出物または炭酸塩析出物を形成し得る少なくとも１つの微生物と、任意に少なくとも１つのカルシウム源とを含む組成物であって、該組成物が、少なくとも１つのＳｉ原子、少なくとも１つのＣ原子および少なくとも１つのＨ原子を含む少なくとも１つのケイ素化合物を含むことを特徴とする組成物、ならびに鉱物建材をベースとする建築用品の製造方法であって、製造時に相応する組成物を使用する方法に関する。
【０００２】
建築物、特に鉱物建材をベースとする建築物、例えばコンクリート建築物には、環境の影響および／または強い機械的負荷により、非常に負荷がかかる。この負荷により、亀裂が生じ得る。さらに、亀裂の形成は、例えば建築部材の貯蔵などの構造的影響因子や、例えば温度差により水の蒸発または内部応力を招く気候条件にも起因することがある。亀裂の発生によって、建築物に水が浸透し、特に鉄筋の腐食や凍結融解サイクルの繰り返しによって構造物を永続的に害する可能性がある。その結果、コンクリート建築物は寿命が短くなる。
【０００３】
鉱物建材をベースとする建築物、特にコンクリート建築物の寿命の延長を試みる多くの方法が知られている。
【０００４】
ここで、これらは、建築物の建設時または建材の製造時にすでに建材に添加剤を添加する方法と、その後に建築物／建材を添加剤で処理する方法とに大別することができる。ここで、膨張性鉱物構造体の形成によって亀裂を修復することができる方法、または反応樹脂または鉱物系を圧力下で亀裂に注入し、その後で亀裂を封止する方法について特に言及することができる。
【０００５】
既知の添加剤は、例えば疎水化剤であり、これは、例えばタイル、コンクリート部材、モルタルなど建材の製造時に添加されるか、または建材の製造後もしくは建築物の建設後にそれもしくはその一部に施与される。このような疎水化剤は、例えば欧州特許出願公開第０５３８５５５号明細書、国際公開第２００６／０８１８９１号、国際公開第２００６／０８１８９２号、国際公開第２０１３／０７６０３５号または国際公開第２０１３／０７６０３６号に記載されている。
【０００６】
疎水化剤の使用によって、確かに水がコンクリートに浸透することは防止されるが、応力によって比較的大きな亀裂が発生した場合には、水の浸透および構造物の弱体化は食い止められない。
【０００７】
また、例えばJonkersにより国際公開第２００９／０９３８９８号、国際公開第２０１１／１２６３６１号および国際公開第２０１６／０１０４３４号に記載されているように建材の製造時の添加剤としての、または例えばJonkersにより国際公開第２０１４／１８５７８１号に記載されているように建材あるいは建築物を後で処理するための添加剤としての鉱物形成性微生物の使用も知られており、これは、亀裂の自己修復をもたらすとされている。
【０００８】
微生物は、炭酸カルシウムの形成、いわゆるＭＩＣＢ（microbial induced calcite pecipitation）によってある程度まで亀裂を修復することができるが、添加された量のＣａ栄養培地が尽きると、炭酸カルシウム（方解石）をそれ以上生成できなくなる。しかし、添加剤が所定量を超えると、密度（コンクリート密度）、ひいては圧縮強度が著しく低下するため、建材材料の製造時に添加されるＣａ栄養培地の量は制限される。建材あるいは建築物の後で処理する場合には、十分なＣａ栄養培地を提供するために、この処理を定期的に繰り返さなければならない。詳細については、例えばWiktor and Jonkers, Smart Mater. Struct. 25 (2016) “Bacteria-based concrete: from concept to market”、Qian et al., Front. Microbiol. 6:1225 (2015) “Self-healing of early age cracks in cement-based materials by mineralization of carbonic anhydrase microorganism”、およびLors et al. Construction and Building Materials 141:461-469 (2017) “Microbiologically induced calcium carbonate precipitation to repair microcracks remaining after autogenous healing of mortars”に記載されている。
【０００９】
疎水性と微生物との組合せもすでに記載されている。例えば国際公開第２０１７／０７６６３５号には、ＬＢアガープレート上での微生物の増殖によって生成されたバイオフィルムの一部の添加による、疎水性のセメント含有組成物の製造が記載されている。ここでは、表面上に、疎水性をもたらすナノまたはミクロの構造体が形成される。亀裂の防止または退縮については、該文献には記載されていない。
【００１０】
したがって、本発明の課題は、従来技術による解決法の１つ以上の欠点を克服する方法を提供することであった。
【００１１】
驚くべきことに、この課題は、アルカリ性媒体中でリン酸塩析出物または炭酸塩析出物を形成し得る少なくとも１つの微生物と、任意に少なくとも１つのカルシウム源とを含む組成物であって、該組成物が、少なくとも１つのＳｉ原子、少なくとも１つのＣ原子および少なくとも１つのＨ原子を含む少なくとも１つのケイ素化合物を含むことを特徴とする組成物により解決されることが判明した。
【００１２】
したがって、本発明の主題は、アルカリ性媒体中でリン酸塩析出物または炭酸塩析出物を形成し得る少なくとも１つの微生物と、任意に少なくとも１つのカルシウム源とを含む組成物であって、該組成物が、少なくとも１つのＳｉ原子、少なくとも１つのＣ原子および少なくとも１つのＨ原子を含む少なくとも１つのケイ素化合物を含むことを特徴とする組成物である。
【００１３】
鉱物建材をベースとする建築用品の製造方法であって、製造時に本発明による組成物を使用する方法も同様に本発明の主題である。
【００１４】
本発明による組成物は、該組成物が、例えば建築用品または建築物の製造時のバルク添加剤としても、既存の建築用品または建築物の修理あるいは保守のための添加剤あるいは処理剤としても使用できるという利点を有する。特に、本発明による組成物による繰り返しの亀裂治癒が可能である。さらに、本発明による組成物は、バイオマスの封止なしでも十分な安定性を示す。
【００１５】
少なくとも１つのＳｉ原子、少なくとも１つのＣ原子および少なくとも１つのＨ原子を含む（疎水化剤としての）ケイ素化合物と微生物との組合せは、疎水化剤によってまず水の侵入が防止されるが、このバリアが破壊されると、微生物はその治癒効果を発揮する（すなわち、有利には無機物質の形成によってコンクリート中の亀裂を少なくとも部分的に塞ぐ）ことができるという利点をさらに有する。疎水化特性により、多孔質コンクリート構造から水がより長く排除され、これにより、細菌が、胞子形成状態により長く留まるか、あるいは事前の活性化後により迅速に再度胞子形成することができる。
【００１６】
さらに、疎水化と微生物との正の相乗効果が観察される。すなわち、コンクリートの強度は、微生物のみを含み疎水化剤を含まない組成物の強度と比較して改善される。
【００１７】
すでにコンクリートの製造時に本発明による組成物を使用することにより、コンクリート建築物の損傷の進行を早期の時点ですでに低減させることができる。これにより、コンクリート建築物のライフサイクルが大幅に延長され、手間のかかる、および橋梁建築物あるいは高層建築物の場合には部分的に危険である修理作業が回避される。さらに、本発明による組成物を使用することにより、建築物を亀裂形成についてより少ない頻度で検査すれば済む。したがって、検査のコストを削減することができる。また、生じた亀裂が見過ごされて残ることにより損傷が進行し、その場合には手間をかけてこれを排除する必要があるためにコストがかかり得るが、本発明による組成物を使用することによって、こうしたコストを回避することができる。
【００１８】
コンクリート建築物の長寿命化によるコンクリートの必要量の減少によって、セメント製造により生じる人為的なＣＯ２生成をも同様に大幅に低減することができる。
【００１９】
本発明による組成物および本発明による方法を以下に例示的に説明するが、本発明はこれらの例示的な実施形態に限定されるものではない。以下に、範囲、一般式または化合物クラスが示されている場合、これらには、明示的に言及されている対応する範囲または化合物群のみならず、個々の値（範囲）または化合物を選択することにより得ることのできるすべての部分範囲および化合物の部分群も包含される。本明細書において文献が引用される場合、その内容は、特に言及された事項に関して完全に本発明の開示内容を構成するものとする。以下に、パーセントで記載がなされている場合、特に明記しない限り、これらは重量パーセントでのデータである。以下に、平均値、例えば分子量の平均値が示されている場合、特に明記しない限り、これは数平均である。以下に、例えば粘度などの材料特性が示される場合、特に明記しない限り、これは２５℃での材料特性である。本発明において化学（組成）式が用いられる場合、示される添え字は絶対数または平均値のいずれかであり得る。高分子化合物の場合には、添え字は、有利には平均値である。
【００２０】
アルカリ性媒体中でリン酸塩析出物または炭酸塩析出物を形成し得る少なくとも１つの微生物と、任意に少なくとも１つのリン酸塩源および／またはカルシウム源とを含む本発明による組成物は、該組成物が、少なくとも１つのＳｉ原子、少なくとも１つのＣ原子および少なくとも１つのＨ原子を含む少なくとも１つのケイ素化合物を含むことを特徴とする。
【００２１】
微生物は、有利には、細菌、凍結乾燥細菌、および細菌の細菌胞子から選択され、有利には、微生物は、細菌の細菌胞子である。
【００２２】
微生物は、有利には、エンテロコッカス（Enterococcus）属、ディオフォロバクター（Diophrobacter）属、リシンバチルス（Lysinbacillus）属、プラノコッカス（Planococcus）属、バチルス（Bacillus）属、プロテウス（Proteus）属またはスポロサルシナ（Sporosarcina）属の細菌胞子または細菌から選択され、好ましくは、バチルス・コーニイ（Bacillus cohnii）種、バチルス・メガテリウム（Bacillus megaterium）種、バチルス・パステウリイ（Bacillus pasteurii）種、バチルス・シュードファーマス（Bacillus pseudofirmus）種、好ましくは、バチルス・シュードファーマス（Bacillus pseudofirmus）種（ＤＳＭ  ８７１５）バチルス・スフェリカス（Bacillus sphaericus）種、バチルス属（Bacillus spp.）、バチルス・サブチリス（Bacillus subtilis）種、プロテウス・ブルガリス（Proteus vulgaris）種、バチルス・リケニフォルミス（Bacillus licheniformis）種、ディオフォロバクター属（Diophrobacter sp.）、エンテロコッカス・フェカリス（Enterococcus faecalis）種、リシンバチルス・スフェリカス（Lysinbacillus sphaericus）種、プロテウス・ブルガリス（Proteus vulgaris）種およびスポロサルシナ・パステウリイ（Sporosarcina pasteurii）種を含む群の細菌胞子または細菌から選択され、特に好ましくは、バチルス・サブチリス（Bacillus subtilis）種またはバチルス・コーニイ（Bacillus cohnii）種、極めて特に好ましくは、バチルス・サブチリス（Bacillus subtilis）種、殊に好ましくはバチルス・サブチリス（Bacillus subtilis）ＤＳＭ  ３２３１５であって、国際公開第２０１７／２０７３７２号に記載され、特許手続上の微生物の寄託の国際的承認に関するブダペスト条約の規則に基づき、上記の番号でEvonik Degussa GmbHの名において２０１５年１２月１６日付でＤＳＭＺ、インホッフェンシュトラッセ７Ｂ、３８１２４ブラウンシュヴァイク、ドイツに寄託されたものか、またはその変異体であって、ＤＳＭ  ３２３１５菌株のすべての識別特性を有し、有利にはＤＳＭ  ３２３１５菌株に対して少なくとも９５％、好ましくは少なくとも９６、９７もしくは９８％、特に好ましくは少なくとも９９％、さらにより好ましくは９９．５％のＤＮＡ配列同一性を有するものか、またはバチルス・サブチリス（Bacillus subtilis）（ＤＳＭ  １０）を含む群の細菌胞子または細菌から選択される。極めて特に好ましくは、微生物は、前述の好ましい細菌の細菌胞子である。
【００２３】
組成物における、アルカリ性媒体中でリン酸塩析出物または炭酸塩析出物を形成し得る微生物と、少なくとも１つのＳｉ原子、少なくとも１つのＣ原子および少なくとも１つのＨ原子を含むケイ素化合物との重量比が１００：１〜１：１００、有利には１０：１〜１：２である場合に有利であり得る。
【００２４】
有利には、組成物の総重量に対する、有利には水を考慮しない組成物の総重量に対する、アルカリ性媒体中でリン酸塩析出物または炭酸塩析出物を形成し得る微生物の重量分率は、０．０００１〜１０重量％、好ましくは０．００１〜５重量％、特に好ましくは０．００２〜３重量％である。
【００２５】
使用される微生物が胞子として使用される場合、１ｇあたりの胞子数は、有利には１×１０５〜１×１０１３胞子／ｇ、好ましくは１×１０７〜１×１０１２胞子／ｇ、特に好ましくは１×１０９〜１×１０１１胞子／ｇである。胞子数は、規格ＤＩＮ  ＥＮ  １５７８４に従って決定することができる。
【００２６】
本発明による組成物は、有利には、少なくとも１つの鉱物建材、有利にはセメントを含む。本発明による組成物はまた、複数の鉱物建材を含み得る。原則として、本発明による組成物には、既知のあらゆる鉱物建材が含まれていてよい。鉱物建材として、有利には砂、粘土、砂利、砕石および／または石膏が組成物に含まれていてよく、特に好ましくはセメントと組み合わせて含まれていてよい。
【００２７】
本発明による組成物は、溶媒を含んでよく、すなわち液体含有混合物であってよいし、溶媒を含まなくてもよく、すなわち乾燥混合物であってもよい。本発明による好ましい組成物は、溶媒、特に水を含む組成物である。
【００２８】
本発明による組成物に溶媒、特に水が含まれている場合、全組成物に対する溶媒、有利には水の割合は、２．５〜６６重量％、有利には５〜４０重量％、特に好ましくは１０〜２０重量％である。
【００２９】
本発明による組成物が、微生物を濃縮するための濃縮培地（しばしば栄養培地または基質とも呼ばれる）を含む場合に有利であり得る。濃縮培地としては、既知のあらゆる濃縮培地を使用することができる。有利には、濃縮培地は炭素源および／または窒素源を含み、特に好ましくは、濃縮培地はさらに、リン源、特にリン酸塩源をも含む。好ましい炭素源は、単糖、オリゴ糖および多糖の群から選択される。特に好ましい炭素源は、グルコース、フルクトース、マルトース、サッカロース、糖蜜、デンプンおよびデンプン生成物、ならびにホエーおよびホエー生成物である。デンプンおよびデンプン生成物は、有利にはコムギまたはトウモロコシから取得される。炭素源としてさらにアルジトール（糖アルコール）も使用することができ、そのうち特にグリセリンも使用することができる。窒素源としては、有機窒素源と無機窒素源の双方が適している。有機窒素源は、有利には、ペプトン、酵母抽出物、大豆粉、大豆殻、綿実粉、レンズ豆粉、アスパラギン酸塩、グルタミン酸塩およびトリプシン大豆ブロスからなる群から選択される。好ましい無機窒素源は、硫酸アンモニウムである。列挙した炭素源の一部は、窒素源としても適しており、またその逆も成り立ち、これには、例えばホエーまたはホエー生成物、ペプトン、酵母抽出物、大豆粉、大豆殻、綿実粉、レンズ豆粉、トリプシン大豆ブロスが含まれる。リン源またはリン酸塩源は、有利には、リン酸アンモニウム、リン酸ナトリウムおよびリン酸カリウムからなる群から選択される。リンはさらに、炭素源および／または窒素源の構成要素でもあり得る。個々の成分のそれぞれの乾燥重量をベースとする濃縮培地の組成は、それぞれの様々な栄養素に依存するが、炭素源：窒素源：リン源の重量比（Ｃ成分：Ｎ成分：Ｐ成分）は、有利には１：０．０１：０．００１〜１：１０：１０である。適切な濃縮培地は、例えば“FAO. 2016. Probiotics in animal nutrition - Production, impact and regulation by Yadav S. Bajagai, Athol V. Klieve, Peter J. Dart and Wayne L. Bryden. Editor Harinder P.S. Makkar. FAO Animal Production and Health Paper No. 179. Rome.” (ISBN 978-92-5-109333-7)に記載されている。有利には、本発明による組成物中には、トリプシン大豆ブロス、酵母抽出物、ペプトン、アスパラギン酸塩もしくはグルタミン酸塩、または前述の２つ以上の濃縮培地の混合物が存在する。特に好ましくは、本発明による組成物中には、トリプシン大豆ブロス（カゼイン大豆ペプトン培地）が濃縮培地として含まれている。前述の薬剤だけでなく１つ以上の微量元素も濃縮培地中に存在している場合に有利であり得る。本発明による組成物は、有利には、組成物における濃縮培地と微生物との重量比が１０，０００：１〜１：１０，０００、有利には１０００：１〜１：１０００、より好ましくは１００：１〜１：１００、特に好ましくは１０：１〜１：１０となる量の濃縮培地を含む。
【００３０】
本発明による組成物がカルシウム源を含む場合に有利であり得る。カルシウム源として、本発明による組成物は、有利にはカルシウム塩、好ましくは有機酸のカルシウム塩を含む。特に好ましいカルシウム源は、同時に濃縮培地としても機能し得るものである。特に好ましいカルシウム源は、グルコン酸カルシウム、酢酸カルシウム、ギ酸カルシウム、乳酸カルシウムまたは硝酸カルシウムであり、特に好ましくは乳酸カルシウムである。
【００３１】
少なくとも１つのＳｉ原子、少なくとも１つのＣ原子および少なくとも１つのＨ原子を含む少なくとも１つのケイ素化合物は、有利には、シラン化合物、シロキサン化合物、シリコーン油、シリコネート、オルガノシラン化合物またはオルガノシロキサン化合物から選択され、有利にはオルガノシラン化合物から選択される。
【００３２】
少なくとも１つのケイ素化合物は、有利には疎水化特性を有する。疎水化特性を有する特に好ましいケイ素化合物は、該ケイ素化合物をセメントに対して５重量％の濃度、有利には２重量％の濃度、特に好ましくは０．５重量％の濃度でモルタルと混合した場合に、ＤＩＮ  ＥＮ  ４８０−５に準拠して決定されたモルタルの吸水量を７日後に少なくとも５０％減少させ、２８日後に少なくとも６０％減少させるものである。
【００３３】
有利には、本発明による組成物には、少なくとも１つのケイ素化合物が含まれており、該ケイ素化合物は、少なくとも１つのＳｉ原子、少なくとも１つのＣ原子および少なくとも１つのＨ原子を含み、かつ式（Ｉ）、（ＩＩａ）または（ＩＩｂ）：
Ｒ−ＳｉＲ１ｘＲ２ｚ    （Ｉ）
［式中、
Ｒは、１〜２０個のＣ原子を有する直鎖または分岐アルキル基であり、
Ｒ１は、１〜４個のＣ原子を有する直鎖または分岐アルキル基であり、
Ｒ２は、１〜４個のＣ原子を有する直鎖もしくは分岐アルコキシ基であるか、またはヒドロキシ基であり、ここで、基Ｒ１およびＲ２は、それぞれ同じであっても異なっていてもよく、
ｘは、０、１または２であり、
ｚは、１、２または３であり、かつｘ＋ｚ＝３である］、
（Ｒ’）３Ｓｉ−Ｏ−［Ｓｉ（Ｒ’）２−Ｏ］ｍ−Ｓｉ（Ｒ’）３    （ＩＩａ）、
【化１】
2021524433.tif 000002
［式中、個々の基Ｒ’は、互いに独立して、ヒドロキシ、アルコキシであって、有利には１〜６個、好ましくは１〜４個の炭素原子を有するもの、アルコキシアルコキシであって、有利には１〜６個、好ましくは１〜４個の炭素原子を有するもの、アルキルであって、有利には１〜２０個、好ましくは１〜１０個の炭素原子を有するもの、アルケニルであって、有利には１〜２０個、好ましくは１〜１０個の炭素原子を有するもの、シクロアルキルであって、有利には１〜２０個、好ましくは１〜１０個の炭素原子を有するもの、および／またはアリールであって、有利には１〜２０個、好ましくは１〜１０個の炭素原子を有するものを表し、
ｍは、２〜３０の整数であり、
ｎは、３〜３０の整数であるが、
ただし、
式（ＩＩａ）または（ＩＩｂ）の化合物における基Ｒ’の多くがアルコキシ基であり、その結果、式（ＩＩａ）または（ＩＩｂ）の化合物におけるアルコキシ基に対するＳｉのモル比の商が少なくとも０．３、特に少なくとも０．５であるものとする］を満たす。組成物中には、式（Ｉ）、（ＩＩａ）および／または（ＩＩｂ）の化合物の混合物が含まれていてもよい。
【００３４】
式（ＩＩｂ）
【化２】
2021524433.tif 000003
は、この場合、式
【化３】
2021524433.tif 000004
と同じ意味である。
【００３５】
好ましくは、本発明による組成物は、少なくとも１つのＳｉ原子、少なくとも１つのＣ原子および少なくとも１つのＨ原子を含む少なくとも１つのケイ素化合物を含み、該ケイ素化合物は、ＣＨ３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＨ３Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、Ｃ２Ｈ５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｉ−Ｃ３Ｈ７Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、Ｃ２Ｈ５Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｉ−Ｃ３Ｈ７Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｎ−Ｃ３Ｈ７Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｎ−Ｃ３Ｈ７Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｉ−Ｃ３Ｈ７Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｎ−Ｃ４Ｈ９Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｎ−Ｃ４Ｈ９Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｉ−Ｃ４Ｈ９Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｎ−Ｃ４Ｈ９Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｎ−Ｃ５Ｈ１１Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｎ−Ｃ５Ｈ１１Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｉ−Ｃ５Ｈ１１Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｉ−Ｃ５Ｈ１１Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｎ−Ｃ６Ｈ１３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｎ−Ｃ６Ｈ１３Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｉ−Ｃ６Ｈ１３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｉ−Ｃ６Ｈ１３Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｎ−Ｃ８Ｈ１７Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｎ−Ｃ８Ｈ１７Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｉ−Ｃ８Ｈ１７Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｉ−Ｃ８Ｈ１７Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｎ−Ｃ１０Ｈ２１Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｎ−Ｃ１０Ｈ２１Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｉ−Ｃ１０Ｈ２１Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｉ−Ｃ１０Ｈ２１Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｎ−Ｃ１６Ｈ３３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｎ−Ｃ１６Ｈ３３Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ｉ−Ｃ１６Ｈ３３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ｉ−Ｃ１６Ｈ３３Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、または前述の１つ以上の化合物の部分縮合物、または前述の化合物の混合物、該部分縮合物の混合物、または該化合物と該部分縮合物との混合物から選択される。
【００３６】
式（ＩＩａ）または（ＩＩｂ）による化合物は、例えば、メチルアルコキシシロキサン、エチルアルコキシシロキサン、プロピルアルコキシシロキサン、ブチルアルコキシシロキサン、ヘキシルアルコキシシロキサン、フェニルアルコキシシロキサン、オクチルアルコキシシロキサンまたはヘキサデシルアルコキシルシロキサンであってよく、ここで、アルコキシは、有利にはメトキシまたはエトキシ、好ましくはメトキシを表す。
【００３７】
本発明による組成物がさらなる添加剤を含む場合、有利であり得る。特に、本発明による組成物が１つ以上の鉱物建材、好ましくはセメント、特に好ましくはセメントおよび砂または砂利を含む場合、本発明による組成物は、特に収縮低減材、脱泡剤、減水剤、促進剤、遅延剤、空気連行剤、レオロジー調整剤、充填剤／粉砕材料および／または繊維から選択されるさらなるコンクリート混和材料またはモルタル混和材料を含む。全組成物に対するすべてのさらなる添加剤の重量分率は、有利には０〜４０重量％、好ましくは０．５〜２５重量％、特に好ましくは１〜１０重量％である。
【００３８】
減水剤として、本発明による組成物は、有利にはポリカルボン酸エーテル、リグノスルホン酸塩、メラミンスルホン酸塩、カゼインもしくはポリナフタレンスルホン酸塩、または上述の２つ以上の化合物の混合物を含む。本発明による組成物中に減水剤が存在している場合、本発明による組成物に対するその割合は、有利には０．０１〜２重量％、好ましくは０．０５〜０．５重量％である。
【００３９】
収縮低減材として、本発明による組成物は、有利にはモノアルコール、グリコール、好ましくはネオペンチルグリコール、アルカンジオール、ポリオキシアルキレングリコール、アミノアルコールもしくはポリオキシアルキレン、または前述の２つ以上の化合物の混合物を含む。
【００４０】
脱泡剤として、本発明による組成物は、有利には鉱油、ポリエーテル、アセチレン化合物もしくは植物油、または前述の２つ以上の化合物の混合物を含む。
【００４１】
促進剤として、本発明による組成物は、有利にはＣａＣｌ２、炭酸塩、有利にはＮａ２ＣＯ３もしくはＬｉ２ＣＯ３、アルミン酸塩、有利にはアルミン酸三カルシウム、ＣａＯもしくは硫酸塩、または前述の２つ以上の化合物の混合物を含む。本発明による組成物が促進剤としてＣａ含有物質を含む場合には、カルシウム源の添加を適宜省くことができる。
【００４２】
遅延剤として、本発明による組成物は、有利には炭水化物、好ましくは単糖、二糖、オリゴ糖および／もしくは多糖、リグニンスルホン酸塩、ヒドロキシカルボン酸、リン酸塩、四ホウ酸塩、クエン酸、酒石酸、酒石酸塩もしくはクエン酸塩、または前述の２つ以上の化合物の混合物を含む。いくつかの遅延剤は、場合により濃縮培地としても適切であり得る。そのような遅延剤が使用される場合、その割合は、濃縮培地の重量分率の一部としてカウントされる。
【００４３】
空気連行剤として、本発明による組成物は、有利にはベタイン、天然樹脂、好ましくはウッドロジンもしくはトールロジン、ラウリル硫酸塩、スルホコハク酸塩、脂肪酸、スルホン酸塩、石鹸もしくは脂肪石鹸、または前述の２つ以上の化合物の混合物を含む。例えば、スルホコハク酸塩および脂肪酸などのいくつかの空気連行剤は、場合により濃縮培地としても適切であり得る。そのような空気連行剤が使用される場合、その割合は、濃縮培地の重量分率の一部としてカウントされる。
【００４４】
本発明による組成物中に収縮低減材、脱泡剤、促進剤、遅延剤および／または空気連行剤が存在する場合、本発明による組成物に対するそれらの割合の合計は、有利には０．０１〜１０重量％、好ましくは０．０２〜３重量％、特に好ましくは０．０５〜０．５重量％である。
【００４５】
レオロジー調整剤として、本発明による組成物は、有利にはデンプン、セルロースエーテル、ＰＶＡＬ、グアーガム、キサンタンガム、ウェランガム、アルギン酸塩、アガー、ポリエチレンオキシド、ベントナイトもしくはポリアクリルアミド、または前述の２つ以上の化合物の混合物を含む。例えばデンプンおよびセルロースなどのいくつかのレオロジー調整剤は、場合により濃縮培地としても適切であり得る。そのようなレオロジー調整剤が使用される場合、その割合は、濃縮培地の重量分率の一部としてカウントされる。
【００４６】
充填剤／粉砕材料として、本発明による組成物は、有利にはフライアッシュ、石灰石粉、高炉スラグ、岩石粉、マイクロシリカもしくはナノシリカ、または前述の２つ以上の化合物の混合物を含む。
【００４７】
繊維として、本発明による組成物は、有利には鋼繊維、合成樹脂繊維（ＰＡＮ）、ガラス繊維もしくは炭素繊維、または前述の２つ以上の繊維の混合物を含む。
【００４８】
特に本発明による組成物が溶媒を含まない場合、該組成物は、例えばWiktor and Jonkers, Smart Mater. Struct. 25 (2016) “Bacteria-based concrete: from concept to market”に記載されているような担体材料をも含み得る。
【００４９】
本発明による組成物は、建築用品または建築物の製造に使用することができる。有利には、本発明による組成物は、以下に記載の建築用品の製造方法において使用される。
【００５０】
好ましくは、鉱物建材をベースとする建築用品の製造のための本発明による方法は、製造時に、本発明による上記の組成物の少なくとも１つを使用するという特徴を有する。
【００５１】
本発明の方法で製造することのできる建築用品は、有利にはモルタル、モルタルベースの建築部材／建築用品、鉄筋コンクリート、コンクリート、（鉄筋）コンクリート部材、コンクリートブロック、屋根タイル、レンガまたは気泡コンクリートブロックである。
【００５２】
本発明による方法において、本発明による組成物は、建築用品または建築物の完成の前または後に使用することができる。有利には、本発明による組成物は、建築用品または建築物の完成前に使用される。
【００５３】
本発明による組成物が建築用品または建築物の完成前に使用される場合、添加は、好ましくは混合プロセスにおいて、特に好ましくは混合プロセス中に行われる。この混合プロセスは、建築用品を従来の成分から製造する場合にも行う必要がある。
【００５４】
本発明による組成物が建築用品または建築物の完成後に使用される場合、この組成物の施与は、有利には建築用品または建築物の表面への該組成物の塗布によって行われる。この塗布は、建築用品または建築物への組成物の吹付けまたは刷毛塗りによって行うことができ、例えばタイルまたはプレハブコンクリート部材などの比較的小型の建築用品の場合には、建築用品を組成物に浸漬することによる塗布も適切であり得る。この場合、組成物は、セメントを含まずに、有利には液体の、好ましくは吹付け可能な組成物として使用することも、例えばモルタルの形態のセメント含有組成物として使用することもできる。セメントを含まない本発明による組成物は、有利には、小さな亀裂、有利には１ｍｍ未満の間隙幅を有する亀裂を有する建築用品または建築物の表面処理に使用される。亀裂がより大きい場合には、セメントを含む組成物を使用することが好ましい。
【００５５】
本発明による組成物により形成されるリン酸塩析出物または炭酸塩析出物、特に炭酸カルシウムは、建築部材内または建築部材上の細孔、接触面、接合部、間隙、亀裂または空洞を部分的または完全に充填または塞ぐことができる。本発明による組成物は、コンクリート、プレハブコンクリート部材、コンクリートブロックまたは繊維強化セメント板に使用するためのバルク添加剤として適しており、またリン酸塩析出物もしくは炭酸塩析出物、特に炭酸カルシウムまたは他の鉱物構造体の形成を可能にするバルク添加剤の組成に応じて他の鉱物建材に使用するためのバルク添加剤としても適している。本発明による組成物はさらに、コンクリート、プレハブコンクリート部材、コンクリートブロック、繊維強化セメント板または建築物の事後の処理に向けたものである。本発明による組成物は、例えば吹付けまたは刷毛塗りによって事後的に塗布することができる。該組成物の個々の成分、例えば、既存の微生物を活性化するための栄養溶液または他の補助物質のみを事後的に塗布することも可能である。
【００５６】
好ましい一実施形態において、本発明による組成物によってさらに、他の添加剤（有利には、硬化後にさらなる機能なしに建築部材中に存在する添加剤、例えばコンクリート減水剤）または他の意図的に導入された物質（例えば狙いどおりの細孔構造を生成するための物質）または建築部材の損傷可能性を伴う浸透性の物質（例えばコンクリートに対して攻撃性を示す物質）が狙いどおりに変換される。
【００５７】
さらに、コーティングのための本発明による組成物の使用、またはコンクリート、モルタルもしくは他の、有利にはセメント系の建材における組込部材、鉄筋要素もしくはシーリング要素との併用であって、例えば鉱物構造体の形成により後方への水の浸透を排除するための（例えばコーティングまたは不織布に組み込まれた）シーリングシートとの併用、シーリング層と建築部材との狙いどおりの「一体化」を生じさせるためのシーリングシートとの併用、鉱物構造体の形成により生じ得る周囲への水の浸透を排除するためにジョイントシールとの併用、または密な結合を生じさせるための他の組込部材との併用が好ましい。有利には、組込部材は、スペーサ、型枠アンカー、パイプフィードスルーまたは他のフィードスルーから選択される。
【００５８】
さらに、本発明による組成物と、金属製の、しかし有利には非金属製の鉄筋要素および補強要素との併用も好ましい。特に非金属製の鉄筋要素および補強要素の場合には、接着結合が不十分となり、よって、考え得る後方への水の浸透が生じる可能性があり、またはごく限られた力しか伝達されない可能性がある。本発明による組成物によって、十分な接着結合を達成することができ、したがって後方への水の浸透を低減し、また力の伝達を改善することができる。非金属製の鉄筋要素および補強要素とは、例えば高分子鉄筋要素、例えば繊維強化エポキシ樹脂系、またはガラス繊維もしくは炭素繊維である。この場合、本発明による組成物は、繊維用サイズ剤の成分であってもよい。
【００５９】
本発明による組成物は、有利には、多層系における、例えばトンネル構造体における、またはプレハブコンクリート部材構造体の三重壁における亀裂の充填またはシーリングに適している。有利には、該組成物は、処理により生じる空洞、細孔、毛管または接合部の充填に使用される。本発明による組成物は、モジュール式建築部材（ブロック、プレハブ部材、プラグなど）とも併用することもでき、それにより、狙いどおりの「一体化」による建築部材の結合が可能となる。
【００６０】
本発明による組成物はさらに、コーティング系またはシーリング系（例えば鉱物系シーリングスラリーなど）の成分として、亀裂、接合部、床、岩石または空洞へ注入するための注入系の成分として、（表面の細孔構造を迅速に塞げるようにし、ひいては水の蒸発を低減するための）後処理剤の成分として、例えば毛管現象による水分の上昇を防ぐためのジョイントモルタルの成分として、または建築部材を狙いどおりに「合体」させるための接着剤系の成分として使用することができる。
【００６１】
本発明による組成物は、液体または固体であり得る。固体形態では、本発明による組成物は好ましくは粒子形態で存在し、特に粉末または造粒体として存在する。これにより、組成物をより容易に取り扱うことができ、特により容易に注ぐことができ、またより容易に計量供給することができる。粒子、特に粉末または造粒体は、封入されていてもよいしコーティングされていてもよい。適切な封入剤／コーティング剤は、特にポリビニルアルコールである。好ましくは、組成物は、封入されていない／コーティングされていない形態で存在する。
【００６２】
本発明による組成物は、単一成分系、２成分系または多成分系として使用することができる。２成分系または多成分系として、２つ以上の成分を別個に貯蔵し、使用直前または使用中の時点ではじめて相互に混合する。
【００６３】
本発明による組成物は、有利には、建築物、例えば下水道および水路、住宅および管理用建物（好ましくは地下室）、インフラストラクチャ（例えば橋梁、トンネル、トラフ、コンクリート道路、駐車ガレージおよび立体駐車場）水用建築物（例えば水門および港湾設備）、エネルギー用建築物（例えば風力タービン、冷却塔、バイオガスプラント、揚水発電所）において使用される。特に、地面に接しているまたは風化に曝される建築物、例えば外壁または基礎部分における本発明による組成物の使用が特に好ましい。
【００６４】
さらなる詳細な説明がなくとも、当業者は上記の説明を非常に広い範囲で利用できると想定される。したがって、好ましい実施形態および実施例は、決して限定的なものではなく、単に説明的な開示であると解釈されるべきである。
【００６５】
本発明の主題は、図１〜図４を参照してより詳細に説明されるが、本発明の主題はこれらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１の画像は、実施例４ａのブロックを２つに割ってから１８日後の、亀裂を有する試験体の側面図を２００倍に拡大して示したものである。亀裂が治癒されていることが明らかである。
【図２】図２の画像は、実施例４ａのブロックを２つに割ってから６９日後の、破面の上面図を１００倍に拡大して示したものである。亀裂内に炭酸カルシウムが形成されていることが明らかである。
【図３】図３の画像は、実施例４ｂのブロックを２つに割ってから０日後の、破面の上面図を１００倍に拡大して示したものである。治癒がまだ起こっていないことが明らかである。
【図４】図４の画像は、実施例４ｃのブロックを２つに割ってから６９日後の、実施例４ｃの試験体の側面図を１００倍に拡大して示したものである。亀裂内に炭酸カルシウムが形成されていることが明らかである。
【図５ａ】図５ａの画像は、実施例３の試験体（Ｅ）の亀裂を３０倍および１００倍に拡大して示したものである。
【図５ｂ】図５ｂの画像は、実施例３の試験体（Ｅ）の亀裂を３０倍および１００倍に拡大して示したものである。
【図６ａ】図６ａの画像は、実施例３の試験体（Ｓ）の亀裂を３０倍および１００倍に拡大して示したものである。
【図６ｂ】図６ｂの画像は、実施例３の試験体（Ｓ）の亀裂を３０倍および１００倍に拡大して示したものである。どちらの亀裂でも、１日後に充填材が形成されていること（亀裂の治癒）が十分に明らかである。
【００６７】
本発明の主題は、以下の実施例において詳細に説明されるが、本発明の主題はこれらに限定されるものではない。
【００６８】
測定方法：
−  亀裂の治癒は、顕微鏡を使用して光学的に調べた。
【００６９】
−  曲げ引張強さは、ＤＩＮ  ＥＮ  １２３９０−５（中央に荷重を加える３点曲げ試験）に基づいて求めた。
【００７０】
−  カーステン管試験：吸水性は、カーステン管とも称される透水試験機を用いて、“MEASUREMENT OF WATER ABSORPTION UNDER LOW PRESSURE; RILEM TEST METHOD NO. 11.4, horizontal application” (https://www.m-testco.com/files/pages/Rilem%20Test.pdf)に記載されているとおりに測定した。
【００７１】
使用物質：
−  バチルス・サブチリス（Bacillus subtilis）（ＤＳＭ  ３２３１５）の胞子（以下、胞子３２３１５とも称される）８×１０１０個の胞子／ｇ（胞子数は、規格ＤＩＮ  ＥＮ  １５７８４に準拠して求めた）。
【００７２】
−  バチルス・サブチリス（Bacillus subtilis）（ＤＳＭ  １０）の胞子
−  バチルス・シュードファーマス（Bacillus pseudofirmus）（ＤＳＭ  ８７１５）の胞子
−  トリプシン大豆ブロス（Sigma Aldrich、製品番号２２０９２）（以下、ＴＳＢとも称される）
−  Milke（登録商標）Classic CEM I 52.5 Nセメント（Heidelberg Cement AG）（以下、セメントとも称される）
−  ＤＩＮ  ＥＮ  １９６−１に準拠したＣＥＮ標準砂（Normensand GmbH）（以下、標準砂とも称される）
−  Liquid Repair System - ER7（Basilisk-Contracting BV）（以下、ＬＲＳとも称される）
−  Protectosil（登録商標）WS 405（Evonik Resource Efficiency GmbH）（以下、ＷＳ  ４０５とも称される水性シランエマルション）
−  Protectosil（登録商標）WA CIT（Evonik Resource Efficiency GmbH）、（以下、ＷＡ  ＣＩＴとも称される多官能性シランの水性エマルション）
−  肉抽出物（Merck KGaA）
−  カゼインペプトン（Merck KGaA）
−  コンクリートキューブ、ＩＳＯ  １３６４０と同様にのこ引きしたもの、ＥＮ  １９６  ＣＥＭ  Ｉ  ４２．５に準拠した方法１のコンクリート品質、エッジ長５ｃｍ、Rocholl GmbH製
−  Kuraray Poval（登録商標）4-88（Kuraray）、ポリビニルアルコール
−  Kuraray Elvanol（登録商標）8018（Kuraray）、ラクトンを伴うポリビニルアルコールコポリマー。
【００７３】
実施例：
実施例１：微生物と疎水化剤および収縮低減材との適合性の試験
バチルス・サブチリス（Bacillus subtilis）（ＤＳＭ  １０）およびバチルス・シュードファーマス（Bacillus pseudofirmus）（ＤＳＭ  ８７１５）の菌株を、疎水化剤および収縮低減材との適合性について調べた。
【００７４】
バチルス・サブチリス（Bacillus subtilis）（ＤＳＭ  １０）の場合はＨＣｌ／ＮａＯＨを使用してｐＨ７に調整し、バチルス・シュードファーマス（Bacillus pseudofirmus）（ＤＳＭ  ８７１５）の場合はセスキ炭酸ナトリウムを使用してｐＨ７に調整した、肉抽出物３ｇとカゼインペプトン５ｇと蒸留水１０００ｍＬとの混合物を、培地として使用した。
【００７５】
最初に、２つの菌株のそれぞれについて前培養物を製造した。この目的のために、接種用量の胞子をそれぞれ各培地８ｍＬの入った培養管に入れ、実験用シェーカー内で３０℃にて２００ｒｐｍで一晩放置した。
【００７６】
さらに、Protectosil（登録商標）WS405（疎水化剤）の濃度が５００ｇ／Ｌであるか、またはネオペンチルグリコール（収縮低減材）の濃度が２８０ｇ／Ｌである水性ストック溶液を製造した。
【００７７】
主要な培養については、２枚の６ウェルプレートにそれぞれ８ｍＬの培地を装入した。次に、第１のプレートに第１の前培養物のうち１ウェルあたりそれぞれ１０μＬを加え、第２のプレートに第２の前培養物のうち１ウェルあたりそれぞれ１０μｌを加えた。次いで、２枚のプレートの３つのウェルにそれぞれ、PROTECTOSIL（登録商標）WS405の濃度が５ｇ／Ｌ、２０ｇ／Ｌまたは３０ｇ／Ｌとなる量のPROTECTOSIL（登録商標）WS405ストック水溶液を加えた。２枚のプレートの他の３つのウェルにそれぞれ、ネオペンチルグリコールの濃度が０．７ｇ／Ｌ、７ｇ／Ｌまたは１４ｇ／Ｌとなる量のネオペンチルグリコールストック溶液を加えた。
【００７８】
次いで、この主要な培養物を、実験用シェーカー内に３０℃で２００ｒｐｍにて４日間放置した。次いで、濁度変化の観察により、疎水化剤および／または収縮低減材の存在下で微生物が増殖するか否かを調べた。
【００７９】
疎水化剤または収縮低減材を前述の濃度で加えることによって、どちらの微生物の増殖も損なわれないことが確認された。
【００８０】
ネオペンチルグリコール（７ｇ／Ｌ）およびProtectosil（登録商標）WS405（２０ｇ／Ｌ）との適合性を、バチルス・サブチリス（Bacillus subtilis）ＤＳＭ  ３２３１５菌株の胞子についてアガープレート上で調べた。ＨＣｌ／ＮａＯＨを使用してｐＨ７に調整した、肉抽出物３ｇとカゼインペプトン５ｇと蒸留水１０００ｍＬとの混合物を、培地として使用した。いずれの場合にもコロニーの形成が観察された。これは、添加剤が菌株の増殖に影響を与えないことを示している。
【００８１】
実施例２：試験体の製造
試験体の製造に、ＥＮ  ４８０−１に準拠したモルタル組成を有する標準モルタルを製造するための処方を使用した。この目的のために、Milke（登録商標）Classic CEM I 52.5 Nセメント４５０ｇと、ＥＮ  １９６−１に準拠したＣＥＮ標準砂１３５０ｇとを、Hobart製モルタルミキサーを用いて均質化し、乾燥混合物を得た。
【００８２】
均質化した乾燥混合物を、低い混合速度で（段階１）３０秒以内でモルタルミキサーに加えた。次いで、４５０ｇの水を３０秒以内で加え、モルタル混合物全体をゆっくりとした段階でさらに６０秒間混合した。水の量は、水対セメントの重量比が１対２となるように選択した。
【００８３】
次に、モルタルを高速で（段階２）６０秒間混合した。総混合時間は、３分３０秒であった。
【００８４】
それぞれ３つの角柱体（４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍ）の鋼製金型を、ボックスアタッチメントを使用して約０．５〜１．０ｃｍのオーバーフィルまで充填し、次いで振動テーブル上にて５０Ｈｚで１２０秒間にわたって締め固めた。その後、型内のモルタルをならし、板ガラスで覆った。４８時間後に角柱体を慎重に離型し、ラベルを付し、２８日後の試験まで標準的な気候条件下で貯蔵した。
【００８５】
実施例３：組成物の治癒効果の試験
実施例２で得られたいくつかの試験体を中央で割り、従来技術の組成物（Ｓ）か、または本発明による組成物（Ｅ）であるがただし疎水化剤を含まないもののいずれかを用いて破砕端部で処理し、次いで再び接合した。
【００８６】
Liquid Repair System - ER7（従来技術の製品）を用いた処理は、使用マニュアルに従って、５００ｍＬの水（水の温度４０℃）中の９０ｇの成分Ａを溶液Ａとし、２５０ｍＬの水（水の温度４０℃）中の５０ｇの成分Ｂを溶液Ｂとするように行われる。その後、使用説明書に従って、破砕端部に溶液Ａを２回、次いで溶液Ｂを１回吹き付けた。
【００８７】
本発明による組成物を用いた処理は、最初に１５ｇのトリプシン大豆ブロスを、５００ｍＬの水中のバチルス・サブチリス（Bacillus subtilis）ＤＳＭ  ３２３１５の胞子５０ｇと共に撹拌し、この溶液を破砕端部に吹き付けるというようにして行った。
【００８８】
試験体を接合した後、テフロンテープで固定した。試験体を、室温で水浴中に貯蔵した。試験体を水浴に０．５ｃｍの深さまで浸し、水面の下方には亀裂が存在していなかった。亀裂に、定期的に２日間隔で水を吹き付けた。
【００８９】
１日後にすでに、どちらの試験体でもすでに亀裂の治癒が観察された（図５ａ、５ｂ、６ａおよび６ｂ）。治癒した亀裂に、それぞれ少なくとも１．２３Ｎの垂直下向きの力を加えることができた。この力は、試験体の下部の重量に９．８１ｍ／ｓ２の重力加速度を乗じたものに相当する。参照として、１つの試験体にトリプシン大豆ブロスのみを刷毛塗りした。同じ時間が経過した後、この場合には亀裂の治癒は観察されなかった。
【００９０】
実施例４：治癒添加剤を添加した試験体の製造
試験体の製造を、実施例２に記載のとおりに実施した。ただしこの場合、添加した組成物の水分は、練り混ぜ水の一部であると見なしたため、試験体を製造するためのすべての混合物を、同じ水−セメント比で製造することにより、結果を確実に比較できるようにした。使用した物質および処理時のモルタル混合物の外観を、表１ａに示す。
【００９１】
【表１】
2021524433.tif 000005
【００９２】
シラン添加（少なくとも１つのＳｉ原子、少なくとも１つのＣ原子および少なくとも１つのＨ原子を含むケイ素化合物）の疎水化効果を評価するために、２４時間および１４日間にわたる毛管吸水量の低下を測定した。試験体４ａ（バイオマスのみ）を参照として使用した。
【００９３】
吸水を開始する前に、各試験体の乾燥重量を測定した。次に、各試験体を、４０ｍｍ×４０ｍｍの底面を使用して、適切な容器に３ｍｍの一定の水深で垂直に貯蔵した。適切なブロックまたはライニング（ガラスインサートまたはガラスビーズ）により、浸漬された底面への水の到達を妨げないようにする。個々の試験体は互いに接触してはならず、試験期間中は容器を閉じなければならない。所与の時間間隔の後に、個々の試験体の重量を求め、試験プロトコルに記録する。付着した水を除去するため、試験体を乾いた布で軽くたたく（ＥＮ  ４８０−５に類似した試験セットアップであるが、他の測定期間を用い、３回の測定は行わない）。吸水量の低下のパーセンテージを、次の方法で求めた：
【数１】
2021524433.tif 000006
【００９４】
２４時間後の結果を表１ｂに、１４日後の結果を表１ｃに示す。
【００９５】
【表２】
2021524433.tif 000007
【００９６】
【表３】
2021524433.tif 000008
【００９７】
表１ｂおよび１ｃから見て取れるように、少なくとも１つのＳｉ原子、少なくとも１つのＣ原子および少なくとも１つのＨ原子を含む（疎水化剤の）ケイ素化合物の添加により、試験体の吸水量が著しく低下する。
【００９８】
次に、試験体を２つの部分に分け、破砕端部で再び重ね、次いで、水を入れたボウル（水充填高さ約５ｍｍ）内に直立させて６９日間貯蔵して、亀裂の片側を水に浸漬した。
【００９９】
２００倍に拡大したところ、亀裂を有する試験体の側面図において、実施例４ａのブロックを２つに割ってから１８日後に亀裂が治癒（充填）されていることが判明した（図１）。１００倍に拡大したところ、破面の上面図において、実施例４ａのブロックを２つに割ってから６９日後に亀裂内に炭酸カルシウムが形成されたことが判明した（図２）。実施例４ｃの試験体の側面図を１００倍に拡大したところ、実施例４ｃのブロックを２つに割ってから６９日後に亀裂内に炭酸カルシウムが形成されたことが判明した。
【０１００】
例５：微生物濃度およびＣａ源の影響
微生物および追加のＣａ源の重量が、試験体の曲げ強さおよび吸水量にどのような影響を及ぼすかを確認することを目的とした。この目的のために、バイオマス、トリプシン大豆ブロス、Ｃａ源および疎水化剤（ＷＳ４０５）の様々な組合せの選択肢を有する試験体を使用した。
【０１０１】
試験体の製造を、実施例２に記載のとおりに実施した。ただし、表２ａに示した成分および濃度を使用した。Ｃａ源として、乳酸カルシウム水和物を使用した。実施例５ｉは、参照試験体である。
【０１０２】
微生物の計量供給をより容易にするために、０．６８ｇの３２３１５胞子を最初に５０ｍＬの水道水で希釈し、相応して０．０１３６ｇ（胞子３２３１５）／ｍＬの濃度を有する胞子混合物を製造した。
【０１０３】
【表４】
2021524433.tif 000009
【０１０４】
試験体を２３℃、空中湿度５０％（標準的な気候条件）で２８日間貯蔵した後、試験体の曲げ引張強さおよび２４時間後の吸水量の低下を測定した。２４時間後の吸水量を測定するために、試験体を水浴に直立させて貯蔵した。試験体を約５ｃｍの深さまで水中に浸漬した。２４時間後に、試験体に吸収された水の量を重量分析によって測定した。結果を表２ｂに示す。
【０１０５】
【表５】
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表２ｂに示す結果から、ＴＳＢ、微生物および疎水化剤を添加することにより、疎水化剤を添加しない場合に比べて著しく高い強度が達成可能であることが見て取れる。さらに、疎水化剤を添加せずにＴＳＢおよび胞子溶液を添加した場合、未処理の試験体と比較して吸水量が増加する（負の％値）。さらにＣａ源を追加すると、吸水量の低下がわずかに改善されるが、曲げ強さもわずかに低下するようである。
【０１０６】
実施例６：表面処理の効果
本実験の目的は、疎水化剤と胞子とトリプシン大豆ブロスと乳酸カルシウムと水との溶液による表面処理の効果を調べることである。
【０１０７】
この目的のために、Rocholl GmbH社より市販されているコンクリートキューブを、蒸留水および任意にＷＳ  ４０５、胞子、ＴＳＢおよび／または乳酸カルシウム・Ｈ２Ｏを含む配合物で処理した。実施例６ａ〜６ｅで使用した配合物の組成を、表３ａに示す。実施例６ｅは、参照試験体である。
【０１０８】
【表６】
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【０１０９】
キューブを、最初に、およそ２００ｇ／ｍ２の適用量が達成されるまで、対応する配合物に浸漬した。この場合、配合物の実際の適用量を重量分析によって測定し、同様に表３ａに示す。１４日後、カーステン管試験で吸水量の低下を測定した。この目的のために、吸水量を２４時間後に測定し、参照試験体６ｅの吸水量と関連づけた。結果を表３ｂに示す。
【０１１０】
【表７】
2021524433.tif 000012
【０１１１】
次に、キューブ（６ｅを含む）を割り、破面を、表３ｃに示す施与量のそれぞれの配合物で刷毛塗りした。次に、キューブを破砕端部で再び重ね、テフロンテープで固定し、水を入れたボウル（水充填高さ約５ｍｍ）にキューブを１４日間貯蔵して、亀裂の片側を水に浸漬した。吸水量の低下を次のように求めた：キューブを乾燥させ、重量を測定した。次に、キューブを水中で２４時間貯蔵した。水中での貯蔵前後の重量の差から、吸水量の低下を次の式に従って求めた：
吸水量の低下％＝［（後の重量−前の重量）／前の重量］／［（後の参照重量−前の参照重量）／前の参照重量］×１００
吸水量の低下の結果を、次の表３ｃに示す。
【０１１２】
【表８】
2021524433.tif 000013
【０１１３】
表３ｃから見て取れるように、未処理の試験体と比較した吸水量の低下は、試験体（キューブ）の破砕およびその後の本発明の組成物による処理の後でも観察可能である。
【０１１４】
８週間の貯蔵後に、カーステン管試験を行った。この目的のために、管を亀裂の上方に取り付けた。水面下に８週間貯蔵されていた面を使用した。実施例６ｄについては、０．５時間の測定期間中に吸水は観察されなかった。これは、乳酸カルシウムを含まないこの配合物について亀裂が塞がったことを意味する。
【０１１５】
実施例７：ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）による封止
本実験では、バチルス・サブチリス（Bacillus subtilis）ＤＳＭ  ３２３１５菌株のコーティングされていない胞子およびＰＶＡでコーティングされた胞子の安定性をコンクリート混合中に分析した。
【０１１６】
バチルス・サブチリス（Bacillus subtilis）胞子の、ポリビニルアルコールによるコーティング：
コーティング／封止の装置として、流動層取付物を備えたHuettlin-Coater（Bosch）を使用した。コーティング／封止のために、バイオマスをHuettlin-Coaterに装入し、ＰＶＡ水溶液を吹付け、続いて乾燥させた。バイオマスとして、５０重量％のバチルス・サブチリス（Bacillus subtilis）ＤＳＭ  ３２３１５胞子と５０重量％の石灰との混合物を使用した。ＰＶＡ溶液として、５重量％のKuraray Poval（登録商標）4-88のＰＶＡおよび５重量％のKuraray Poval（登録商標）8018のＰＶＡの水溶液を使用した。したがって、ＰＶＡの総濃度は、溶液の総重量に対して１０重量％であった。ＰＶＡ溶液を製造するために、まずKuraray Poval（登録商標）4-88のＰＶＡとKuraray Poval（登録商標）8018のＰＶＡとの混合物を撹拌しながら冷水に振りかけ、完全に溶解するまで水浴中で９０℃〜９５℃に加熱し、次いで、この溶液を、皮膜の形成を避けるために撹拌しながら冷却した。続いて、バイオマスを流動層ユニットに装入し、温度制御された窒素流で加熱し、流動化させた。流動層が必要な温度に達したらすぐに、蠕動ポンプによりＰＶＡ溶液を加えた。対応するプロセス設定を表４にまとめた。
【０１１７】
【表９】
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【０１１８】
バイオマスのコーティング／封止の際に、５００ｇのバイオマスに対して、７５０ｇのＰＶＡ水溶液（１０重量％のＰＶＡ）を適用した。これは、乾燥生成物の総重量に対して１３重量％のＰＶＡの割合に相当する。
【０１１９】
安定性の調査：
安定性を調べるために、コーティングされた（５０ｌのコンクリートバッチあたり７８ｇ、セメント対して０．５重量％に相当）胞子およびコーティングされていない胞子（５０ｌのコンクリートバッチあたり４６ｇ、セメントに対して０．２９重量％に相当）の、出発材料中の胞子濃度ＣＦＵ／ｇに調整された相応する量を、栄養培地（９２ｇのＴＳＢ）と共にコンクリートミキサーに入れた。１分間の乾式混合後、試料を採取し、次いで、相応する量の水（７．２ｋｇ）をコンクリートバッチに追加した。全部で３分、２０分、６０分および１２０分後に再度試料を採取した。採取した試料を直ちに二重測定にて水で約１：１００に希釈し、振とうした後、分注して、さらに処理するまで−２０℃で貯蔵した。
【０１２０】
試料の胞子カウント数を調べるために、試料を解凍し、試料をプレーティングして３７℃でインキュベートした後にＴＳＡアガープレート上でカウント可能な数のコロニーが期待できるようにポリソルベートペプトン塩溶液（ｐＨ＝７）で段階希釈した。
【０１２１】
【表１０】
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【０１２２】
表５に示す結果は、コンクリートバッチ中の胞子が１分後にはおそらくまだ均質に分配されていないため、まず、予想よりも少ない量の胞子カウント数が得られたことを示している。３分間混合した後、胞子カウント数は、コーティングされた胞子を含むバッチにおいても、コーティングされていない胞子を含むバッチにおいても、予想される胞子カウント数に近かった。２時間まで混合する過程で、コーティングされた胞子およびコーティングされていない胞子のいずれを用いても１Ｌｏｇステップを超える損失が発生しなかったことが、胞子カウント数のデータから明らかであった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【国際調査報告】
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