歷史建筑遺產(chǎn)生物修復(fù)加固理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、生物修復(fù)加固一般基于硫酸鹽還原菌（SRB）、硝酸鹽還原菌（NRB）、烴降解細(xì)菌（HDB）、鈣化細(xì)菌（BCB）以及脂肪酶、蛋白酶、糖酶等酶水解作用的利用，SRB、NRB及HDB可以分別用于修復(fù)還原沉積于歷史建筑遺產(chǎn)表面的硫酸鹽、硝酸鹽以及降解脂肪烴和芳香烴污垢，BCB可以用于結(jié)構(gòu)加固修復(fù)，修補(bǔ)愈合結(jié)構(gòu)的表層裂縫，水解酶可以用來(lái)清除碳水化物、油脂、蛋白質(zhì)類的有機(jī)污垢。歷史建筑遺產(chǎn)修復(fù)加固應(yīng)避免造成不可逆損傷，其產(chǎn)物應(yīng)兼具良好的相容性、有效性

2、與耐久性，為了推動(dòng)歷史建筑遺產(chǎn)生物修復(fù)加固研究深入及實(shí)際應(yīng)用，本文首先基于生物修復(fù)加固研究現(xiàn)狀，提出了生物修復(fù)加固研究的基本框架，隨后展開(kāi)理論與實(shí)驗(yàn)方面的研究，主要工作如下： ⑴論述歷史建筑遺產(chǎn)表層污垢成因、硫酸鹽還原菌、硝酸鹽還原菌、硫桿菌以及蛋白酶修復(fù)清洗污垢應(yīng)用研究實(shí)例，探討了生物清洗修復(fù)可行性、有效性及潛在問(wèn)題。 ⑵基于施氏假單胞菌、球形芽孢桿菌及巴氏芽孢八疊球菌誘導(dǎo)碳酸鹽沉積功能，開(kāi)展細(xì)菌誘導(dǎo)碳酸鈣沉積實(shí)驗(yàn)研究

3、。采用XRD分析研究了不同菌種、不同Ca2+源、不同培養(yǎng)基對(duì)晶體沉積晶相影響，采用SEM分析研究了細(xì)菌誘導(dǎo)晶體沉積生長(zhǎng)及形貌，基于數(shù)據(jù)研究分析，探討了細(xì)菌誘導(dǎo)碳酸鈣沉積機(jī)理，研究分析了脲酶誘導(dǎo)沉積動(dòng)力學(xué)參數(shù)間的一般關(guān)系，開(kāi)展細(xì)菌誘導(dǎo)碳酸鈣沉積動(dòng)力學(xué)方面的研究，最后探討了有機(jī)基質(zhì)誘導(dǎo)碳酸鈣沉積機(jī)理。 ⑶開(kāi)展巴氏芽孢八疊球菌誘導(dǎo)碳酸鈣沉積加固修復(fù)歷史建筑方面的實(shí)驗(yàn)研究，試樣分別采用大理石、混凝土試樣。重量分析研究了對(duì)于具體試樣礦化沉

4、積薄層生長(zhǎng)隨時(shí)間的變化情況，采用SEM分析研究了試樣表層細(xì)菌礦化層生長(zhǎng)形成及形貌，采用MIP分析了細(xì)菌礦化沉積對(duì)試樣孔隙率及孔隙分布的影響，超聲波分析研究了礦化層與底層粘結(jié)強(qiáng)度，評(píng)測(cè)礦化層加固保護(hù)的實(shí)際效果。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，分別探討了巴氏芽孢八疊球菌加固修復(fù)碳酸鹽質(zhì)、混凝土歷史建筑遺產(chǎn)可行性、有效性。研究認(rèn)為細(xì)菌修復(fù)加固方法是可行有效的。 ⑷開(kāi)展生物沉積改善混凝土結(jié)構(gòu)耐久性方面的實(shí)驗(yàn)研究。采用SEM分析研究了不同Ca2+源、離

5、子濃度對(duì)細(xì)菌誘導(dǎo)沉積層生長(zhǎng)形貌的影響，加速碳化混凝上實(shí)驗(yàn)研究了礦化沉積對(duì)混凝土抗碳化性能的影響，借助文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，從混凝土碳化、氯離子侵蝕、毛細(xì)水吸附性能等幾個(gè)方面，對(duì)比研究了細(xì)菌沉積與傳統(tǒng)表層處理方法改善混凝土耐久性的效果。結(jié)果表明細(xì)菌誘導(dǎo)碳酸鈣沉積可以作為一種新穎生態(tài)的提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能的表層處理方法。 ⑸開(kāi)展生物沉積修復(fù)混凝土裂縫方面的實(shí)驗(yàn)研究。SEM分析研究了細(xì)菌沉積層生長(zhǎng)形貌，通過(guò)人工模擬裂縫混凝土修復(fù)試樣的抗壓及三點(diǎn)

6、彎曲破壞實(shí)驗(yàn)分析研究了裂縫的生物沉積修復(fù)效果。研究表明裂縫混凝土試樣生物沉積修復(fù)后，抗壓強(qiáng)度恢復(fù)隨裂縫深度增加而增加；對(duì)于梁試樣，跨中極限荷載恢復(fù)隨裂縫深度增加而減小，淺層裂縫恢復(fù)效果較深層裂縫明顯。生物沉積方法為混凝土結(jié)構(gòu)裂縫修復(fù)提供一條新思路。 ⑹建立了碳酸鹽歷史建筑遺產(chǎn)硫酸鹽污垢生長(zhǎng)的數(shù)學(xué)物理模型，對(duì)給定條件下解的性態(tài)進(jìn)行研究分析，用有限差分方法對(duì)模型作了一維分析；基于生物沉積處理混凝土中CO2及氯離子擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)，建立了一維