基于微生物诱导矿化的混凝土表面缺陷及裂缝修复技术研究进展

微生物诱导矿化技术可用于修复混凝土表面缺陷及裂缝,针对这一技术,从防护修复机理、被动修复、自修复三方面,详细讨论了近年来国内外研究进展,分析了被动修复和主动自修复各自优势、存在的问题及对问题的解决方法。最后,结合其实际应用前景,对该技术进一步研究方向提出了建议。     

海藻酸钠对微生物修复混凝土裂缝效果的影响

目前利用微生物修复混凝土裂缝因所用微生物和钙源无法固定在裂缝内部,修复过程需要反复灌浆,限制了微生物修复材料在工程中的应用。为此,本文利用海藻酸钠作为微生物的载体,研究了海藻酸钠溶液质量浓度对材料性能及其混凝土裂缝修复效果的影响,并结合修复产物的矿物组成和微观结构深入分析其对混凝土裂缝的修复效果。结果表明,利用基于海藻酸钠的微生物修复材料修复混凝土裂缝,1次灌浆就能完成封堵,当裂缝宽度为1.5 mm时,其7 d抗渗水率可达到100%,抗压强度恢复率可达到63.64%。     

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。     

微生物修复混凝土细小裂缝不同修复方法对比研究

细小裂缝造成的渗水导致混凝土耐久性受到影响的现象在工程应用中不可忽视,因此对细小裂缝的修复及评价的研究具有重要意义.使用注射法和浸泡法两种微生物修复方法对混凝土细小裂缝进行修复,并通过渗透性、无侧限抗压强度、阻尼比等指标来对比评价两种方法的修复效果.结果 表明,两种微生物修复后混凝土试件渗透性都有所降低,其中注射法修复的试件渗透性降低更明显.采用注射法修复完成后,试件不仅强度提升较大,且受疲劳试验影响较小,强度恢复比例较稳定,修复后试件强度均达到无裂缝试件强度的90％以上.裂缝修复后:试件的滞回曲线面积较大,阻尼比较大,其中注射法的修复效果最好.相比未修复试件,注射法修复后的试件阻尼比都提高了0.44％以上,因此,注射法细小裂缝修复技术能广泛适合于长期受到动静荷载的混凝土建筑结构中.     

一种混凝土裂缝自修复材料的修复效果研究

本文将一种自制自修复材料按一定比例加入到混凝土中,在试模成型时预留厚度为0.2 mm的裂缝,与空白试件进行抗压强度对比验证自修复材料的自修复效果,同时在试件破坏后观察混凝土裂缝处的修复情况.结果表明:内掺1％自修复材料分别提高了预留裂缝混凝土试件抗压强度.观察破坏试件的断裂形貌可知,标准养护28d、56 d后预留裂缝基本完全愈合.     

微生物技术在混凝土裂缝自修复中应用的研究进展(英文)

利用微生物诱导形成的碳酸钙沉淀来修复混凝土裂缝的技术得到了科研工作者广泛关注。该技术是预先在新拌混凝土中添加特殊微生物和合适的底物。一旦混凝土表面出现裂缝,混凝土中的微生物便与底物在裂缝处发生反应形成碳酸钙沉淀,所生成的碳酸钙沉淀可以填充或者修复裂缝。阐述了混凝土中不同细菌种类下的裂缝自修复机理、影响裂缝自修复效果的因素、表征自修复效果的方法以及基于微生物技术修复混凝土裂缝后的性能。     

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.     

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。     

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。     

基于微生物矿化作用的混凝土自愈合性能研究进展

混凝土材料在实际服役阶段常常受到力学和环境因素的耦合作用,因"湿–热–化学–力"复杂应力使其内部较易产生微裂缝,有利于水分及腐蚀性离子的侵入,从而加速了钢筋混凝土结构耐久性劣化过程。为了延缓严酷环境下混凝土力学及耐久性能劣化过程,目前学者们通过微生物矿化技术对混凝土裂缝自愈合机理展开了大量研究。基于混凝土自愈合机理,针对微生物愈合的实现方式及其对耐久性的影响,对矿化作用下水泥基材料微生物自愈合研究进行了总结和讨论,最后综述了不同类型微生物诱导碳酸钙沉淀技术在水泥基材料中的应用。     

微生物固定化载体材料的最新研究进展

基于微生物固定化载体材料的发展历程,论述了传统载体材料的分类、优缺点及应用场景,发现传统载体材料种类虽丰富,但各自存在一定的缺点.针对传统载体材料存在的问题,探讨了以改性载体、磁性纳米载体、生物缓释载体及大孔聚合物载体为代表的新型载体材料的特点及发展现状.从环保、成本及应用效果等角度综合考量,提出挖掘利于可持续发展的传...     

基于混菌矿化增强粗骨料的再生混凝土裂缝自修复性能

微生物矿化(MICP)能够有效实现混凝土的裂缝自修复,但水泥水化和高碱环境会对微生物生存产生不利影响,因此需要选择一种合适载体。再生粗骨料可作为微生物的良好载体以制备裂缝自修复混凝土,同时MICP可以有效地修复再生粗骨料缺陷并增强其物理力学性能。本文提出一种基于混菌矿化增强粗骨料的裂缝自修复再生混凝土制备方法,确保其既有足够的力学性能又具备良好的裂缝自修复性能。首先筛选一种矿化效率较高的好氧嗜碱混菌,然后采用混菌矿化增强后的再生骨料制备再生混凝土,并考察其裂缝自修复能力。试验结果表明:混菌矿化能够显著增强再生骨料物理力学性能,经混菌矿化增强5 d后的再生骨料可以有效地固载混菌;基于混菌矿化的再生混凝土呈现出比纯菌更优异的裂缝自修复能力;采用再生骨料为混菌载体的混凝土裂缝自修复能力优于以陶粒固载混菌的混凝土,其最大完全修复裂缝宽度达0.47 mm。该成果可为建筑垃圾资源化利用和再生混凝土耐久性能研究提供参考。     

微生物固定化载体材料的研究进展

对理想化固定载体材料的特点进行了简介,重点对近几年无机载体材料、天然有机载体材料、合成高分子载体材料及复合载体材料在石油污染修复、污水处理等方面的研究与应用进行了综述,并对微生物固定化载体材料的发展趋势进行了展望。     

混凝土裂缝成因研究进展

混凝土早期开裂主要取决于两方面因素:一方面是材料的固有的如收缩、弹性模量、抗拉强度和徐变松弛等性质的影响,这些性质都与混凝土硬化过程紧密相关,是伴随着龄期的发展而变化;另一方面是外部因素,如结构构件的构造、所受约束,以及环境温度湿度条件等.着重分析了在实际操作阶段混凝土早期约束条件下的应力应变及温度发展等规律.本文探讨评价了混凝土的收缩开裂、变形裂缝等,评述表明:根本上解决混凝土的裂缝是非常困难的.目前控制和防治最好的技术手段是用表征手法检查、检测,通过增大抗拉强度、扩大极限拉伸值、降低弹性模数.     

混凝土裂缝的自愈性修复

混凝土作为应用最为广泛和不可或缺的建筑材料,其构件中不可避免产生的微裂纹及裂缝,是由其自身的物理力学性质和外界环境条件所制约的。为此,已有如灌浆缝合、钻孔填塞等多种传统方法在实施修复。本文对当今已成热点的混凝土构件的自愈性修复技术,进行简要的综述。     

高性能泡沫混凝土影响因素研究

本文研究了高性能泡沫混凝土制备中的影响因素,通过不同品质泡沫剂所制备的泡沫混凝土性能比较,发现泡沫剂对其性能影响非常大;采用显微设备对微观机理进行分析;考察泡沫混凝土的密度、填料掺量、水灰比、防水机理等对抗压强度和饱和吸水率的影响。     

建筑工程混凝土结构裂缝的防治

本文简要介绍了建筑工程混凝土结构裂缝的防治。     

低温环境微生物灌入法修复砂浆效果及性能研究

为解决低温环境下常用微生物生长活性降低而导致对混凝土的修复能力减弱的问题,本文采用灌入法研究了嗜温和耐寒细菌及两者组合在室温和低温下对砂浆裂缝的修复效果,并通过对比修复前后砂浆试件的抗折和抗压强度,对不同细菌和矿化液组合的修复效果进行了定量评价。结果表明,细菌对砂浆裂缝的修复效果与其在不同温度下的生长活性相关,与嗜温的巴氏芽孢杆菌fwzy14相比,耐寒短杆菌A779在常温和低温下均具有较强的生长活性,因此在试验温度下表现出更强的修复能力。当以硝酸钙作为钙源时,A779可以通过有氧呼吸和硝酸盐还原两种方式代谢,可以在裂缝深处缺氧区域生长代谢,从而对裂缝进行深度修复。