用于混凝土裂缝修复的微生物载体材料研究现状

裂缝是混凝土建筑物最普遍、最常见的病害之一。利用微生物矿化碳酸钙沉积修复混凝土裂缝具有广阔发展前景,其中载体作为储存并维持细菌活性的场所,是混凝土裂缝修复能顺利实施的关键。基于此,在分析国内外文献的基础之上,从固载理论,载体材料、应用现状,存在问题以及未来的研究方向五个方面对应用于混凝土裂缝修复领域的微生物载体材料的研究现状进行了论述,这对推进混凝土裂缝的微生物修复研究工作具有重要意义。     

基于微生物矿化沉积的裂缝自修复混凝土微观及物相分析

作为一种新型的混凝土裂缝修复技术,基于微生物矿化沉积的裂缝自修复技术具有裂缝自诊断自修复、能够实现裂缝的长期有效修复等特点。以膨胀珍珠岩为载体,以好氧微生物科氏芽孢杆菌为自修复剂,制备具有裂缝自修复功能的混凝土,并通过裂缝宽度观测、SEM及XRD等方法分析其修复效果。结果表明:膨胀珍珠岩的空腔可为孢子提供足够的生存空间以及良好的附着点;经修复养护后,微生物自修复混凝土在宏观与微观上均表现出较好的裂缝修复效果;XRD分析表明,微生物自修复混凝土在裂缝处的矿化产物为方解石。     

乳酸钙掺量对微生物自修复混凝土裂缝修复宽度与抗压强度的影响

基于微生物矿化沉积的混凝土裂缝自修复技术可以有效地对混凝土裂缝进行修复。营养物质作为微生物代谢反应过程中的底物,其掺量可能对自修复混凝土的裂缝自修复能力及基本力学性能产生较大的影响。课题组以科氏芽孢杆菌为裂缝自修复剂、以膨胀珍珠岩作为自修复剂的载体,以乳酸钙作为营养物质,研制出一种新型裂缝自修复混凝土,主要考察了乳酸钙掺量对该混凝土的裂缝自修复能力与抗压强度的影响。试验结果表明,研制的裂缝自修复混凝土表现出良好的裂缝自修复能力,28 d修复养护后的裂缝最大修复宽度可达0.67 mm;随着乳酸钙掺量的增加,混凝土抗压强度呈现出先上升后下降的趋势,当乳酸钙掺量为胶凝材料质量分数的1.05%时,相比未掺乳酸钙的对照组增加了16.3%。     

微生物用于海洋混凝土裂缝自修复的研究进展

微生物矿化技术修复混凝土有了初步的发展,已有的研究主要是把细菌加入普通混凝土中研究对其的修复作用。从微生物的选择、固载物质的选择、修复效果的表征方面以及用于修复的混凝土方面综述了微生物用于混凝土裂缝修复的研究现状,为进一步的研究方向提出了建议。     

微生物矿化修复混凝土裂缝抗渗水性能试验研究

微生物裂缝自修复混凝土能够有效地实现裂缝的自我诊断和自我修复。利用好氧嗜碱微生物Bacteria.H1的矿化沉积作用,将其作为自修复剂,且用膨胀珍珠岩固载Bacteria.H1,研制出了一种新型裂缝自修复混凝土。通过扫描电子显微镜(SEM)与X射线衍射(XRD)对裂缝填充物进行分析,养护28 d的修复结果证明该研究方法具有较好的自修复能力,试验中自修复混凝土修补最大裂缝宽度是0.72 mm,是普通混凝土最大自修复宽度的1.8倍,且裂缝沉淀物是以球形和棱柱体形式存在的碳酸钙晶体。通过抗渗水性能试验的研究,自修复混凝土试件养护7 d后,渗水系数比普通混凝土低72.28%,表明这种新型自修复混凝土具有良好的抗渗水性能。     

修复方式对墩身混凝土裂缝修复效果的影响

采用环氧树脂、纯微生物修复液、一次性灌砂加微生物修复液和三次均段灌砂加微生物修复液四种修复方式修复墩身混凝土裂缝，然后对4种修复方式下试样进行修复速率、面积修复率、声时下降率、抗压强度、矿物组成和微观形貌等内容分析。试验结果表明：①环氧树脂修复裂缝效率最高，仅需两次，且面积修复率能达到100%，微生物参与修复的方式中一次性灌砂修复裂缝效率最高，修复次数为40次，面积修复率能达到96.38%；②环氧树脂修复后的混凝土试样抗压强度提升最大，修复后可达基准混凝土力学性能的88.90%；一次性灌砂加微生物修复裂缝效果比环氧树脂略差，但修复后可达到基准混凝土力学性能的87.17%，修复效果相当；③一次性灌砂加微生物修复液修复裂缝后声时下降率最大，平均声时下降率15.91%，比环氧树脂修复深度更深；但相比环氧树脂，混凝土裂缝经纯微生物修复液和三次均段灌砂加微生物修复液修复后存在较多的孔隙，经一次性灌砂加微生物修复液修复后均匀性较差。     

自愈合防水混凝土的应用研究

自愈合防水混凝土包括水化反应型、微胶囊机制、微纤维机制和微生物等类型,文章重点介绍了微生物自愈合防水混凝土的作用原理,并通过试验测试了含有巴氏芽孢杆菌的微生物自愈合防水混凝土对裂缝的修复效果。结果表明,含有巴氏芽孢杆菌的微生物自愈合防水混凝土可通过细菌诱导生成碳酸钙沉淀封堵裂缝,在裂缝自愈合性能方面远超普通混凝土。     

基于科式芽孢杆菌矿化沉积的混凝土裂缝自修复性能试验研究

混凝土材料具有脆性大、抗拉强度较低等特点,导致其内部或表面难以避免出现微裂缝。基于微生物矿化沉积的裂缝自修复技术能够有效地实现混凝土裂缝的自诊断和自修复。以具有嗜碱特性的科式芽孢杆菌为自修复剂,以膨胀珍珠岩为修复剂载体,研制出一种新型裂缝自修复混凝土。分别对普通混凝土、采用直接掺菌的混凝土和研制的自修复混凝土的裂缝自修复能力进行试验研究。试验结果表明,在裂缝修复早期,裂缝内表面未水化胶凝材料的水化反应致使裂缝宽度小于0.2 mm的普通混凝土试件具有较好的自修复能力;随着裂缝修复时间的增长,基于科式芽孢杆菌矿化沉积的混凝土试件具有更优异的自修复能力,水中养护28 d后研制的自修复混凝土最大修复裂缝宽度可达0.56 mm。研究结果可为混凝土裂缝自修复技术研究提供技术支持和依据。     

混凝土裂缝修复的研究进展

裂缝是混凝土的常见问题,极大影响了混凝土结构的使用效能,给土木工程和建筑行业带来了巨大的经济损失,严重制约了混凝土工程的发展。为满足混凝土耐久性的工艺要求,需及时对裂缝进行修复。该文着眼于实际应用和高新技术的发展前沿,介绍了填充法、灌浆法、自修法和微生物法的发展情况,对混凝土修复方法进行了展望。     

自修复混凝土技术的现状与发展

自修复混凝土（SHC）技术是一种新型混凝土修补技术,利用混凝土中添加的自修复剂或微生物等使得混凝土中的裂缝自行愈合,从而延长混凝土使用寿命,减少环境污染和资源浪费。本文介绍了自修复混凝土技术的原理、发展、研究热点及未来的趋势和应用前景。     

混凝土微生物自愈合技术研究进展

细小裂缝会造成混凝土结构耐久性损失,并产生高额的维修费用。采用微生物诱导碳酸钙沉淀以实现混凝土微裂缝的修复成为近年来的研究热点。微生物作为混凝土愈合剂,可改善混凝土的力学性能和耐久性,具有环保性、可持续性的特点。文章综述了目前相关研究成果,并对存在的一些问题和研究方向进行了讨论和展望。     

基于微生物矿化沉积的裂缝自修复混凝土抗压强度试验研究

混凝土结构构件容易发生开裂,裂缝的存在会影响其整体性和耐久性。以科氏芽孢杆菌为裂缝修复剂,以表面为开放孔的膨胀珍珠岩作为修复剂的载体,研制出一种基于微生物矿化沉积的裂缝自修复混凝土。为了保证该混凝土既具备良好裂缝自修复能力,又具有足够的基本力学性能,考察了膨胀珍珠岩载体(以下简称CEP)掺量对裂缝自修复混凝土抗压强度的影响,并考察了硅灰掺量对混凝土抗压强度的提高程度。试验结果表明,CEP掺量对裂缝自修复混凝土抗压强度影响显著,当CEP掺量占混凝土体积比为0~75%时,混凝土抗压强度随着CEP掺量的增加而降低;当掺量为75%时,混凝土抗压强度相比0掺量时降低了53%。随着硅灰掺量的增大,混凝土抗压强度呈增长趋势;硅灰的最优掺量为7%,相比0掺量时混凝土抗压强度增加了9.3%。     

环境湿度对微生物诱导碳酸钙沉积技术修复混凝土裂缝的影响研究

由于混凝土在湿度较大环境下更容易受有害介质的侵蚀,导致混凝土结构破坏,严重时引起安全事故。因此,研究了不同湿度条件下微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术对既有混凝土裂缝的修复效果。结果表明:10 d后0.3 mm和0.5 mm的裂缝表面均能愈合;相对湿度较高的环境下(80%),裂缝宽度为0.5 mm试件修复后毛细吸水率降低了40%,抗压强度恢复率达92.2%。裂缝宽度为0.3 mm的试件修复后碳酸钙分布优于裂缝宽度0.5 mm试件。微观分析可知,生物碳酸钙对试件裂缝修复后的抗渗性和强度均有较大贡献。     

混凝土开裂机理及其生物水泥修复评述

对于混凝土工程来说,裂缝一直是难以攻克的问题。综述了裂缝的机理、类型、危害及其修复方式,并专门介绍了诸如渗透结晶自修复技术,电解沉积自修复技术等混凝土裂缝自修复技术,另外还介绍了微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)修复技术,系统描述了基于此技术研制的生物水泥,包括其作用机理、生物固定载体、作用效果等内容。与传统的修复材料相比,生物水泥是更为绿色环保的新型胶凝材料,但与此同时,这种水泥仍存在一些不足,有待进一步的研究和改进。     

混凝土微裂缝自修复技术研究进展及展望

混凝土微裂缝自修复技术是延长混凝土建筑服役寿命,提高土木工程结构耐久性的重要措施。本文综述了自然、渗透结晶和电沉积等本征型自修复,以及微胶囊、微生物和玻纤/纤维增强等外源型自修复两类微裂缝自修复技术的最新研究成果,重点介绍了其自修复原理和修复条件,分类评价了其在多种环境下的修复效果,并分析对比了各类自修复技术的优缺点,初步讨论了这种技术在土木工程中的适用范围及应用前景,展望了自修复技术的未来发展趋势。     

基于微生物矿物沉积的混凝土开裂自愈合

为了保护存在于混凝土中的高碱环境中的细菌,采用吸水性强的沸石做载体;基于微生物的矿化理论,利用微生物技术对开裂混凝土进行自修复。水泥砂浆开裂自愈合的研究结果表明:开裂龄期为28 d时,对于含有和不含愈合剂的样品,修复效果存在显著差异,掺有愈合剂的样品,宽度在0. 1 mm以内的裂缝能够完全修复。     

混凝土裂缝产生成因分析及修复与处理方法

简要分析了混凝土裂缝的产生原因,后研究了混凝土裂缝的修补和加固技术以及混凝土自动修复的技术,论述了混凝土裂缝修复技术的发展前景,为混凝土裂缝的修复技术提供可参考的依据。     

基于不同湿度环境下高分子修复剂对混凝土裂缝自愈合性能的影响研究

通过检测表观形貌特征、气体渗透性、水分传输性和抗压强度的变化，系统研究了不同湿度环境下混凝土损伤劣化规律和裂缝修复机理，揭示了在不同湿度环境下环境响应型高分子修复剂对损伤混凝土自愈合的激励机制；同时，结合扫描电子显微镜、能谱分析和X射线衍射研究了裂缝自愈合的微观结构和演变机理。结果表明：自然空气和相对湿度30%的养护环境不利于混凝土裂缝的自修复行为；随着养护湿度的增加，混凝土裂缝修复率不断增大，潮湿环境有利于环境响应型高分子修复剂充分发挥激励作用，促进裂缝自愈合特性，延长服役寿命；浸水环境下高分子修复剂的修复效果最佳，裂缝愈合率可达70.38%,其耐久性和抗压强度等性能都明显优于素混凝土；裂缝愈合的主要原因是修复剂吸水膨胀，大量碳酸钙和钙矾石等凝胶沉淀物填充裂缝；混凝土裂缝自修复行为是物理变化和化学变化共同作用的结果。     

纳米级混凝土防水修复材料性能试验研究

纳米级混凝土防水修复材料是基于纳米技术设计的用于混凝土微裂缝修复、提高其抗渗性与耐久性的新型水性渗透结晶材料。通过预制不同宽度的裂缝,经过1~2次的喷涂和浸泡处理,研究其在密封干燥和密封潮湿环境下对混凝土裂缝修复效果的影响;同时,通过抗渗试验研究其对混凝土抗渗效果的影响。试验结果表明:纳米级防水修复材料具有优异的混凝土微裂缝修复效果,能明显提高混凝土的抗渗性。     

电沉积方法修复混凝土结构裂缝的研究进展

电沉积法是通过电化学作用把某些物质沉积在电极表面,利用这一技术可以愈合混凝土裂缝。对于传统修复技术难以奏效的水工、海工混凝土结构,电沉积具有独特的优势。对国内外利用电沉积法修复混凝土裂缝的研究进行了综述,阐述了其修复原理、评价方法和评价指标。结合完成的试验,指出了这种电化学沉积法应用于海工混凝土结构裂缝修复可靠性和适用性。