【摘 要】
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混凝土是土木建筑领域使用最为广泛的建筑材料。混凝土结构在使用过程中易开裂,裂缝的出现严重影响建筑结构的使用寿命和安全,混凝土裂缝修复问题是学术界和工程界关注的焦点。本文基于微生物分解尿素诱导碳酸钙沉淀理论,使用从土壤中分离筛选的脲解型微生物开展混凝土裂缝修复相关研究。(1)利用选择培养基,从土壤中分离筛选出4株脲解型微生物,对微生物进行分子生物学鉴定,鉴定结果为:#1菌株为河生肠杆菌,#2菌株为解
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(51578147);
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混凝土是土木建筑领域使用最为广泛的建筑材料。混凝土结构在使用过程中易开裂,裂缝的出现严重影响建筑结构的使用寿命和安全,混凝土裂缝修复问题是学术界和工程界关注的焦点。本文基于微生物分解尿素诱导碳酸钙沉淀理论,使用从土壤中分离筛选的脲解型微生物开展混凝土裂缝修复相关研究。(1)利用选择培养基,从土壤中分离筛选出4株脲解型微生物,对微生物进行分子生物学鉴定,鉴定结果为:#1菌株为河生肠杆菌,#2菌株为解肝磷脂土地杆菌,#3、#4菌株为粪产碱杆菌。之后,研究温度、pH、葡萄糖添加方式、葡萄糖浓度等对微生物生长的影响,研究表明:微生物适宜培养温度为20~30℃,适宜培养pH为7~8,培养时间为24~36 h;中强碱性条件下,培养液添加适量葡萄糖对微生物生长有利。(2)研究温度、胶凝液浓度、菌液与胶凝液配比、胶凝液中葡萄糖浓度、溶液pH对微生物诱导碳酸钙沉淀的影响,并对土壤中微生物的工作特性进行验证,得出以下结论:#4菌株为优势菌株;微生物诱导碳酸钙沉淀进程中,胶凝液浓度宜为0.5 mol/L,菌液与胶凝液配比宜为1:5~2:5;中强碱性环境下,胶凝液中添加适量葡萄糖有利于提高碳酸钙沉淀量;土壤中脲解型微生物活性高、品质优良。(3)开展砂土固化试验,固化后,砂柱抗压强度达到1 MPa,渗透系数降低2个数量级;分析砂柱抗压强度与碳酸钙含量、碳酸钙分布均匀性的关系,发现砂柱内碳酸钙含量越大、分布越均匀,固化效果越好。XRD和SEM微观分析结果表明,微生物诱导产生的沉淀产物为碳酸钙,晶体类型主要为稳定的方解石。(4)开展混凝土裂缝修复试验。首先研究不同条件下裂缝修复效果,结果表明:连续灌注法修复效果优于静态注射法;胶凝液添加葡萄糖能够优化反应条件,提高裂缝修复效果;裂缝宽度小于0.5 mm,依靠微生物诱导产生的碳酸钙,裂缝可以完全修复,裂缝宽度大于1.0 mm,裂缝内预填砂颗粒能够提高宽裂缝修复效果。之后,对不规则裂缝进行修复,修复后,裂缝面积修复率达到了95%以上;试样渗透系数降低到10-7 cm/s以下;强度恢复率达到了30%~40%。
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