混凝土裂縫的微生物自修復(fù)機(jī)理及自修復(fù)劑研究.pdf

1、混凝土是建筑領(lǐng)域使用量最大的建筑材料，而水泥的生產(chǎn)不僅消耗大量的能源，同時(shí)還會(huì)向大氣中排放大量的二氧化碳，從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性、延長其服役壽命是最有利的節(jié)能環(huán)保方法。但是裂縫的產(chǎn)生使得各種腐蝕性物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部，使結(jié)構(gòu)遭受破壞，耐久性降低，目前科學(xué)工作者越來越重視在不借助外力之下混凝土能夠自動(dòng)修復(fù)裂縫。本文著眼于利用微生物技術(shù)對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行自修復(fù)，將微生物預(yù)埋在混凝土中，當(dāng)裂縫產(chǎn)生時(shí)，形成生物礦化產(chǎn)物將裂縫

2、填充以達(dá)到修復(fù)的目的。
　　首先將篩選得到的菌株Bacteria H4，在pH為7.0、恒定溫度30℃、振蕩速度170r/min的條件下培養(yǎng)，獲得了較好的生長特性；并且通過耐堿性馴化操作使微生物能夠適應(yīng)pH等于11及以上的環(huán)境，保證微生物預(yù)埋進(jìn)高堿性的水泥基材料中仍然能夠存活。
　　重點(diǎn)研究了微生物的礦化機(jī)理以及水泥砂漿試樣裂縫的自修復(fù)機(jī)理，揭示了底物在微生物酶作用下與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成不溶性礦物質(zhì)碳酸鈣以及酸性氣體CO2。

3、將菌泥與底物共同拌合至水泥凈漿中，破壞形成裂縫后浸泡于菌液中20d可發(fā)現(xiàn)在水泥石表面形成人量呈花瓣?duì)畹奶妓徕}。在確保了載體對(duì)于微生物生長的安全性之后，選擇粒徑級(jí)配合適的陶粒和爐渣作為載體，吸附微生物后作為骨料加入到水泥基體中，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7d后壓出裂縫并浸泡于飽和溶解氧的水中，5d后裂縫中生成少量質(zhì)地疏松的碳酸鈣，40d后寬度達(dá)到1.0mm以上的裂縫也已經(jīng)被填滿。對(duì)裂縫內(nèi)部的碳酸鈣分布進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)沿裂縫深度方向距裂縫口10.0mm范闈內(nèi)均

4、有碳酸鈣生成，且其含量隨著深度的增加而越來越低；在垂直于裂縫斷裂面方向距斷裂而2.0mm范圍內(nèi)均有碳酸鈣形成，在表層的1.5mm范闈內(nèi)碳酸鈣含量較高，平均達(dá)到20％以上；在1.5～2.0mm范闈內(nèi)含量較低，平均只有8％左右；而再往水泥基體中深入便幾乎沒有碳酸鈣的形成。此外，在研究過程中發(fā)現(xiàn)了三種不同形貌的碳酸鈣顆粒：靜置礦化產(chǎn)物的層狀結(jié)構(gòu)、振蕩礦化產(chǎn)物的球形結(jié)構(gòu)以及水泥砂漿裂縫中礦化產(chǎn)物的柱狀結(jié)構(gòu)。
　　采用不同方法表征砂漿試樣裂

5、縫的自修復(fù)效果，其裂縫制作方法也不盡相同。從破損程度、操作便捷度以及修復(fù)效果來比較，確定了“四次荷載膠帶纏繞”的裂縫制作方法。比較了寬度測(cè)量法、滲水率法、CT掃描法以及超聲波無損檢測(cè)法對(duì)于裂縫自修復(fù)效果表征的優(yōu)劣，發(fā)現(xiàn)唯有超聲波能夠敏感地表征裂縫自修復(fù)的效果。
　　最后，以超聲波表征方法為基礎(chǔ)，從水泥砂漿試樣自身角度研究了諸多因素對(duì)于裂縫自修復(fù)效果以及力學(xué)性能的影響，初步得到混凝土裂縫微生物自修復(fù)劑的配方，即以粒徑范圍為0.6～0