水泥水化机理及聚合物外加剂对水泥水化影响的研究进展

水泥水化过程决定水泥基材料强度、耐久性等诸多性能。深入理解水泥水化机理对提高水泥基材料性能,解决水泥混凝土工程应用问题十分必要。有机化合物或聚合物作为外加剂在混凝土工业中广泛应用,使传统的水泥–水两相体系转变为水泥–有机高分子–水的三相体系,将相应的水泥水化物理化学称之为"有机水泥化学"。本文简要回顾了各阶段水泥水化机理的最新研究进展,重点综述了有机化学外加剂对水泥水化的影响及其作用机理,提出络合作用与吸附作用是决定有机外加剂对水泥水化影响的主要因素。     

混凝土微生物自愈合技术研究进展

为了抑制混凝土裂缝扩展所造成的结构损伤及由混凝土开裂带来的高额维修费用,采用微生物诱导碳酸钙沉淀实现混凝土微裂缝(300μm)的修复成为近年来的研究热点。本文对微生物自愈合混凝土的定义、分类、作用机理、影响因素以及愈合效果的评价指标等方面进行了文献综述,总结和评述了国内外混凝土微生物自愈合技术的最新研究进展和主要结论。研究发现,混凝土中的微裂缝主要由微生物的代谢产物—碳酸钙填充。除用于填充、修复微裂缝外,微生物代谢产生的矿物沉淀还能够改善混凝土的力学性能。此外,微生物修复后混凝土的孔隙率、吸水性、渗透性以及氯离子运输能力的降低也被认为是微生物愈合剂对混凝土结构耐久性改善的体现。因此,微生物作为混凝土愈合剂具备可持续修复裂缝的能力且可改善混凝土的力学性能和耐久性,从而达到修复和愈合混凝土的目的。最后,在分析已有研究成果的基础上,对混凝土微生物自愈合研究中存在的一些问题和未来的研究方向进行了讨论和展望。     

自修复混凝土中微生物矿化方解石的形成机理

分别从矿化产物、pH值、O2、底物4个方面对用于混凝土裂缝自修复的微生物矿化形成方解石机理进行了研究。结果表明:混凝土裂缝自修复细菌矿化产物为方解石型CaCO3,矿化过程需要O2参与;细菌生长过程中pH值从7.0逐渐升高到8.3,碱性环境在细菌矿化过程中起重要作用;CaCO3不是由底物在胞外酶作用下直接分解而得,而是需要经过细菌一系列代谢转换,代谢过程中产生CO2,底物既提供矿化所需的Ca2+源,也提供CO32–来源,其他有机营养物质也可提供CO32–。同时,对该菌株的矿化机理进行了分析,结果表明:细菌生长繁殖过程中创造碱性环境,产生CO2,细菌细胞表面带负电荷,能够吸附Ca2+并作为成核位点,在碱性环境下CO2与Ca2+反应形成CaCO3晶体。     

不同载体对于微生物矿化修复混凝土裂缝效果的研究进展

混凝土容易产生裂缝影响其耐久性，传统的修补法价格昂贵且效果一般，而微生物矿化修复裂缝技术具有较大的应用潜力。从固载方式和机理、载体材料及效果，存在问题和未来展望4个方面对近年来的微生物载体材料研究进行论述。微生物载体对激活芽孢形成营养细胞进行代谢，为芽孢提供营养物质以及混凝土抗压强度的影响较大，载体类型的探索具有很高的研究价值和应用前景。     

混凝土微生物自修复材料的研究进展

混凝土裂缝会影响建筑美观并破坏其结构安全性,一种新型混凝土微生物自修复材料可利用生物矿化菌特有的矿化代谢机制智能化修复混凝土裂缝,实现混凝土材料的自感知与自愈合,弥补传统混凝土的裂缝修复效果差、修复成本高、修复环保压力大等缺点。针对这一环境友好型材料,运用CiteSpace和知识图谱技术对国内外近十年来研究进展进行文献计量分析,讨论其发展脉络、总体演变态势与前沿热点。最后结合系列应用成果,对混凝土微生物自修复材料的进一步发展提出了建议。     

不同条件下内掺水泥基渗透结晶型防水材料混凝土自愈合性能研究

为了全面摸清内掺水泥基渗透结晶型防水材料混凝土的裂缝自修复效果,研究不同条件下内掺水泥基渗透结晶型防水材料混凝土的自愈合性能.试验测定了不同水胶比、不同养护时间及不同养护条件下内掺水泥基渗透结晶型防水材料混凝土的抗压强度回复率,并结合扫描电镜对其微观结构进行分析.试验结果表明,水胶比对混凝土裂缝自愈合效果影响较大;标准养护条件最有利于裂缝的自愈合;养护时间达到一定期限后,修复效果趋于稳定.混凝土内部晶体的数量增加和形貌改变是其自愈合性能提高的根本原因.     

微生物菌落体系对混凝土裂缝自修复效果的影响综述

开裂是混凝土结构常见的病害,裂缝为外界水和侵蚀性介质提供了通道,侵蚀性介质的进入会导致混凝土耐久性能加速劣化,严重影响工程结构的服役寿命。为有效阻止有害离子的侵入,延长构件服役期限,裂缝的及时修补是目前建筑业所共同面临的问题。微生物自修复混凝土受到了研究学者的广泛关注,与传统混凝土不同,微生物自修复混凝土赋予结构裂缝自诊断、自修复的功能,其主要修复体系可分为两种:一元修复体系和多元修复体系。本文从两种不同修复体系角度分析了微生物自修复混凝土的修复效果,总结了各体系下面临的关键问题,对比了两种体系下自修复效果的优缺点,并展望了基于微生物矿化的混凝土裂缝自修复研究的发展方向。对已有研究成果总结发现,若以一种具有矿化功能的核心菌体为基础,再加入厌氧型细菌辅助矿化,可实现裂缝深度修复,这种新型矿化体系为基于微生物矿化的自修复混凝土的研究提供了新思路。     

利用差示扫描量热法研究孔溶液结冰对水饱和水泥基材料低温热形变的影响

混凝土因在低温环境下具有优越的力学性能和耐久性,已被应用于液化天然气储藏塔外部保护层或内部接触层。但混凝土在低温环境下的热变形是一个复杂的过程。基于以前研究者所得水泥基材料超低温热形变宏观结果,采用差示扫描量热技术研究不同水灰比水饱和硬化水泥石中孔溶液的冰点,以解释热形变机理。结果表明:直径小于8 nm的孔中溶液的结冰对水泥基材料低温膨胀起主导作用;当环境最低温度低于–50℃时,水泥基材料热应变的变化和损失随水灰比增大逐渐明显。     

水泥基材料裂缝微生物修复技术的研究与进展

混凝土结构因为开裂而失效的事故屡屡发生,这不仅给国家、人民带来了巨大的经济损失,而且还严重威胁着人们的人身安全.目前混凝土裂缝的修复技术主要有灌浆修复(水泥砂浆或环氧树脂)、电化学修复、微生物修复等.也有相当一部分科研人员根据生物体损伤修复的原理,在混凝土传统组分中复合特殊组分使其具有自修复功能,即令混凝土材料在出现损伤或裂缝时能自动触发修复机制使裂缝愈合.介绍了水泥基材料裂缝的微生物修复技术的研究与进展,分析了这种技术的优势及其存在的问题,展望了其发展趋势和应用前景,最后对该技术进一步的研究方向提出了建议.     

混凝土内置微生物自修复材料的研究进展

随着微生物矿化修复混凝土技术的发展,研究将微生物修复剂内置于混凝土基体中,以达到"主动修复"的效果具有重要的实际意义.本文回顾了近年来具有代表性的内置微生物修复剂诱导矿化生成无机盐修复技术在混凝土裂缝修复中的研究成果和进展,探讨了内置微生物修复剂诱导矿化生成无机盐修复技术存在的问题和工程应用研究前景,最后指出了内置微生物自修复材料修复技术有待于解决的主要问题.评述表明:目前内置微生物自修复材料修复技术仍停留在实验室研究阶段,真正用于工程较少,须积极寻求其它低廉、对施工条件要求低的微生物载体.