目前,我国每年产生大量的建筑废弃物,废弃混凝土块、砂浆块等不易回收处理的建筑废弃物问题最为突出。再生骨料与天然骨料相比,表面附着了一层旧砂浆,附着砂浆的存在导致再生骨料孔隙率、吸水率提高,力学性能降低,未经处理的再生骨料不满足工程建设对骨料性能的要求。一些研究者利用二氧化碳碳化、硅烷浸泡、颗粒整形等技术改性再生骨料,使再生骨料性能得到明显提高。本文利用微生物矿化沉积技术(MICP)对再生骨料进行改性研究。利用微生物矿化沉积技术处理再生骨料,微生物在骨料孔隙内部矿化生成碳酸钙,降低孔隙率强化再生骨料;在骨料表面生成碳酸钙堵塞孔隙,提高骨料强度、优化界面过渡区。本文在国家自然科学基金(51578342)的资助下开展了如下研究工作:对假坚强芽孢杆菌Bacillus pseudofirmus DSM8715和嗜碱芽孢杆菌H4两种菌种的矿化能力进行了对比分析。提取菌种矿化反应生成的沉淀物进行分析,X射线衍射(XRD)对沉淀物定性分析;热重分析仪(TG)对沉淀物进行定量分析;扫描电子显微镜(SEM)以及自带的能谱分析仪(EDS)对沉淀物进行形貌的观察以及进一步确定沉淀物元素组成;创新性地提出基于TG分析所获得的碳酸钙产率表征细菌的矿化能力,并通过计算分析以矿化系数P表示菌种矿化能力。经分析,两菌种矿化产物均为形貌不规则的菱形方解石型碳酸钙,假坚强芽孢杆菌Bacillus pseudofirmus 8715的矿化系数=68.4%,嗜碱芽孢杆菌H4的矿化系数=79.97%。在宏观性能的基础上对再生骨料进行微观分析,以微观的角度,利用SEM观察矿化处理前后的再生骨料表面形貌变化并利用EDS分析骨料表面物质元素组成;利用压汞仪(MIP),对不同菌种不同处理方式的6组再生骨料孔结构进行分析,以孔隙率、孔径分布、临界孔径、最可几孔径作为表征参数。经分析,经微生物矿化沉积处理后的再生骨料表面覆盖一层不规则的菱形物质,利用EDS分析其物质有C、O、Ca三种元素组成,并且三种元素的组成比例接近1:3:1,基本可以推测其物质为碳酸钙。以孔隙率、孔径分布、临界孔径、最可几孔径、体积分形维数作为表征参数对再生骨料孔结构变化进行表征,总体分析认为菌种假坚强芽孢杆菌Bacillus pseudofirmus DSM8715选用以下处理方式来处理骨料效果更佳,即:先将再生骨料浸泡在含有菌种的矿化培养液中120min,之后取出带有菌种的骨料,用矿化培养液对再生骨料进行喷淋,保持骨料表面湿润,喷淋时间为20天,环境温度为26摄氏度左右;经嗜碱芽孢杆菌H4对再生骨料两种处理效果的数据对比,建议选用以下处理方式来处理骨料效果最佳,即:将再生骨料浸泡在含有菌种的矿化培养液中,浸泡时间为20天,环境温度为26摄氏度左右。以宏观性能作为试验基础上,利用SEM、纳米压痕仪研究了微生物矿化沉积技术对界面过渡区的影响。通过SEM对界面过渡区的形貌、裂缝宽度进行了观察分析;通过纳米压痕对界面过渡区及其附近的材料的弹性模量和硬度进行了对比分析。经微生物矿化沉积技术处理过后的再生骨料所制备的包裹体,其裂缝周围存在大量的水化产物,对裂缝起到了填充、覆盖的效果,裂缝宽度明显减小;通过纳米压痕仪对界面过渡区的纳观力学性能进行了研究,两组经过矿化处理的样品与未经过矿化沉积处理的样品进行试验对比,弹性模量分别提高了90%、125%左右,硬度分别提高了115%、91%左右。