脲解型微生物的矿化过程及其在水泥基材料早期裂缝修复中的应用

作者：杨春景; 白宏洁; 张彬; 赵峰

来源：材料科学与工程学报, 2023, 41(05): 840-849.

DOI：10.14136/j.cnki.issn1673-2812.2023.05.022

• 裂缝
• 微生物诱导碳酸钙沉淀
• 水泥基材料
• 钙化速率
• 自修复效果

裂缝的产生会对水泥基材料的耐久性产生不利影响，并降低其使用寿命。针对水泥基材料裂缝的修复问题，利用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)来修复裂缝是一种绿色环保的技术。本研究选用一种脲解型微生物，首先研究了温度、初始pH值和Ca2+浓度对其细菌生长的影响；随后，通过Ca2+浓度变化和钙化速率揭示了CaCO3沉淀的矿化过程；同时，详细探讨了脲解型微生物MICP的矿化机理；然后，制得微生物自修复砂浆试件，并通过折断法制作宽度在0.30～0.45 mm的裂缝，以面积修复率和抗水渗透修复率表征裂缝的自修复效果。实验结果表明，该微生物的最佳温度，初始pH值和Ca2+浓度分别为25℃,7.0～10.0和0～90 mM。加入微生物自修复剂后，经过28 d修复，砂浆试件裂缝的面积修复率和抗水渗透修复率分别为99.2%和95%。与其他裂缝修复方法相比，微生物矿化修复方法具有及时、高效和环保的优点。

• 单位
  内蒙古交通职业技术学院; 华北理工大学; 黄河水利职业技术学院