微生物修復水泥基材料早期裂縫研究.pdf

1、混凝土材料是當今世界上用途最廣、用量最大的建筑材料之一。但是混凝土材料脆性大，易開裂，在其服役的過程中遭受外界介質(zhì)侵蝕，致使混凝土材料的性能不斷降低，對建筑物的耐久性造成嚴重的危害。因此，混凝土裂縫修復技術引起研究界廣泛關注。本文圍繞微生物誘導礦化修復水泥基材料裂縫這一中心問題，采用一種新型微生物，利用全新修復機理，實現(xiàn)對水泥基材料早期裂縫的修復，并通過數(shù)值模擬和試驗結(jié)合的方式，揭示微生物誘導礦化修復早期裂縫的機理。
　　通過對高

2、堿環(huán)境中微生物生長特性、存活率以及酶化活性的研究結(jié)果表明，微生物能夠在短時間內(nèi)存活于高堿環(huán)境，在pH值為10左右的水泥基材料裂縫水溶液中仍具有較好的酶化活性;修復劑摻量的增加會影響水泥基材料性能，造成流動性下降，水泥凝結(jié)時間延遲，強度損失等，但在合適的摻量范圍內(nèi)不會對水泥基材料性能造成明顯影響;在鈣鹽溶液中，微生物能夠高效誘導CaCO3沉積，這是誘導礦化修復裂縫的關鍵，對早期寬度小于0.3mm的小裂縫修復效果顯著，證明了微生物修復早期水

3、泥基材料裂縫的可行性。
　　進一步研究不同影響因素下裂縫修復效果表明，裂縫修復效果隨裂縫寬度增大呈下降趨勢，在一定范圍內(nèi)，裂縫修復效果并不隨修復劑用量增加而無限提高，對于寬度在0.3mm以下小裂縫而言，較低的修復劑用量即可獲得較好的修復效果，對于大裂縫而言（寬度1.0mm左右），即使增加修復劑用量也無法達到較高修復水平。低溫環(huán)境（低于10℃）不利于裂縫修復，30℃左右溫度可獲得最佳修復效果。采用土工布覆蓋灑水濕養(yǎng)護無法實現(xiàn)裂縫修復

4、，但試驗證明了干濕循環(huán)或泡水養(yǎng)護可以獲得較好的修復效果。修復劑對后期(60d)產(chǎn)生的裂縫修復效果不佳，可通過載體固載細菌的方式來提高后期修復率。
　　基于CO2在混凝土中擴散傳輸理論和Ca2+溶蝕理論可揭示微生物誘導礦化修復水泥基材料早期裂縫機理。通過計算模擬CO2在裂縫中濃度分布，并引入微生物吸收轉(zhuǎn)化CO2過程，揭示礦化沉積修復的演化過程。通過Ca2+溶出試驗研究水泥基材料內(nèi)部Ca2+向裂縫中的遷移，確定了不同寬度裂縫Ca2+最