微生物水泥净浆的自修复性能研究.pdf

2015年第6期(总第308期)
凝
预拌砂浆
Number 6 in 2015(Total No 308)
Concrete
READY MIXED MORTAR
doi:10.3969/.is.1002-3550.2015.06.030
微生物水泥净浆的自修复性能研究
袁晓露,胡为民,刘冬梅
三峡大学a.土木与建筑学院;b化学与生命科学学院,湖北宜昌443002)
摘要:研究了微生物矿化对水泥基材料的自修复作用,试验测定了徴生物水泥净浆的裂缝自愈合、抗胚强度、吸水率、孔结构
等性能,并采用X射线衍射对矿化产物进行成分分析。结果表明,微生物的掺入使普通硅酸盐水泥净浆和硫铝酸盐水泥净浆的
抗压强度增加,吸水率下降;试件裂缝处自愈合形成了一条连续、饱满的灰白色矿物填充带。矿化生成的方解石型碳酸钙和菱镁
矿型碳酸镁沉淀塡充于试件内部缺陷、裂缝,使水泥浄浆的总孔隙率及其增长率下降,微细孔隙比例增加,促进了材料的自修复
改善了其孔结构。
关键词:微生物;矿化;水泥净浆;自修复
中图分类号:TU528.01
文献标志码;A
文章编号:1002~3550(2015)06-0114~-03
Effect of magnesium on properties of microbial cement paste
YUAN Xiaofu, HU Weimin,LIU Dongmei
( a College of Civil Engineering and Architecture; b College of Chemistry and Life Sciences
Three Gorges University, Yichang 443002, China
Abstract Effect of microorganism mineralization on the crack filing, compressive strength, water absorption ratio and pore structure of
the cement paste was researched. X-ray diraction method was p ome o analyze the components of precip ation Results indicate
that the addition of bacteria in both the sulphoaluminate cement paste and the ordinary Portland cement paste achieves the better crack
filling, increased compressive strength and decreased water absorption ratio. The precipitations of both calcite and magnesite fill the pores
and crack in the cement paste, which es e total porosity and its growth rate, and increases the proportion of micro-pores. This
makes microstructure denser and improves the self-healing performance of cement paste
Key words: microorganism; mineralization; cement paste: self-healing
试验过程
水泥混凝土是上木工程应用中最大宗的建筑材料。然
微生物与培养基
而环境侵蚀、荷载作用以及材料自身缺陷等因素的存在
采用高尿素酶活性、无致病性的球形芽孢杆菌。液体
严重影响了混凝上材料的耐久性。传统的事后维修方法被培养基成分:12gL蛋白胨、3.6gL牛肉膏、6g几 NACI。
动、误时、适应性差。因此如何即时修复材料内部缺陷、裂将球形芽孢杆菌置于经120℃高压灭菌的液体培养基中
缝,増强混凝士结构性能,已成为保障建筑工程安全运行(pH值7.3),在30℃摇床上,以200pm的速率振荡培养
和服役寿命的重要任务。
6h,获得原种菌液(pH值8.5),菌液浓度10几
微生物诱导碳酸盐沉积(MICP)是微生物在新陈代谢1.,2负载微生物
的过程中,通过矿化作用,形成碳酸盐沉积。MCP在白然
为保护微生物免受水泥基材料高碱环境的影响,采用
界中有多种形成途径,其中尿素水解易于控制,生成碳酸硅藻士(DE)负载菌液,负载比为1g佳藻土:5mL原种
盐沉淀的效率最高2。作为一种新颖的环境友好型修复菌液。将混合物置于30℃摇床上,以100pm的速率振荡
技术,MICP已成功应用于石灰石、石膏等建筑材料,提高1h,得到硅藻土负载菌液。
其抗风化性能4。
水泥净敩试件的制备与处理
本试验研究了MICP对水泥基材料的自修复作用,测
采用两种水泥:42.5级普通硅酸盐水泥(OPC)和42.5
试了微生物矿化对两种水泥浄浆裂缝自愈合、抗压强度、级硫铝酸盐水泥(SC)。以表1配合比,制备4组水泥净浆
吸水率、孔结构等性能的影响,并通过X射线衍射(XRD)试件(40mmx40mmx40mm)。采用0.4mm厚刀片在
对矿化产物进行成分分析。
第4组的部分试件上制作裂缝。
收稿日期:214-09-03
基金项目:湖北省教育厅科学研究计划项目(D20141204)