基于生物矿化机理的自愈合混凝土制备与表征

研究旨在利用微生物诱导碳酸钙沉淀机理,研制新型细菌自愈合混凝土。在高pH条件下培养,筛选出一组与枯草芽孢杆菌相关的产芽孢杆菌。将筛选得到的耐碱枯草芽孢杆菌M9进行生物矿化沉淀测试,X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM),结果表明沉淀矿物为呈方解石形态的碳酸钙。以枯草芽孢杆菌M9为修复剂,掺入聚乙烯醇(PVA)纤维制备自愈合混凝土梁试件。利用引气剂在水泥净浆混合料中产生微孔,为微生物提供生态位。对养护14 d的混凝土梁试件进行三点弯曲试验,获得宽度约为0.3 mm的裂纹。28 d后,细菌代谢等作用形成碳酸钙晶体填充物自动填充微裂纹空隙。后续SEM测试表明:方解石是裂纹填充矿物主要形态,且晶体表面残留部分细菌印记。愈合后的混凝土梁在第二次弯曲测试下的抗弯强度提高了约14%,该强度恢复是通过修复基体裂纹和纤维-基体界面的粘结力来实现的。