摘要
混凝土由于其组成材料来源广泛、价格低廉而被广泛应用于建筑工程领域。然而混凝土是脆性材料，抗拉强度低，容易产生裂缝，致使水和有害介质加速侵蚀混凝土内部，导致耐久性大大降低。传统混凝土裂缝修复方式被动，对裂缝缺乏及时诊断性，操作繁琐，同时会面临高额的维修费用。因此，寻求高效的主动裂缝修复技术迫在眉睫。微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)是一种普遍的自然现象，近年来被创新性地用于混凝土裂缝自修复，在提高混凝土结构耐久性的同时也极大减少了后期维护的费用和精力。MICP技术用于混凝土裂缝自修复时，一般需要对微生物进行保护，以抵抗混凝土内部高碱性且物理空间受限的苛刻条件。 本文采用课题组前期制备的活性功能载体保护微生物，制备了基于活性功能载体包覆微生物的自修复混凝土，建立了基于裂缝表面修复、内部修复、抗水渗透恢复及力学性能恢复的混凝土自修复效果评价体系，系统研究了不同条件下（修复环境、开裂时间、裂缝宽度）基于活性功能载体包覆微生物的混凝土及基准混凝土裂缝自修复效果，并通过X射线衍射分析(XRD)、傅立叶变换显微红外光谱分析(FTIR)、热重分析(TG/DTG)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)等现代微观测试技术探明了裂缝自修复产物的组成、微观形貌及分布，揭示了活性功能载体与微生物协同作用下混凝土裂缝自修复机理。主要研究结论如下: (1)包覆微生物活性功能载体的添加有效促进了混凝土裂缝自修复。与基准混凝土相比，基于活性功能载体包覆微生物的混凝土裂缝表面修复、内部修复、抗水渗透恢复及力学性能恢复效果显著提升。 (2)基于活性功能载体包覆微生物的混凝土裂缝自修复效果受修复环境（标养、水养和干湿循环）、开裂时间（3d、28d和56d）及裂缝宽度（0.2mm、0.4mm和0.6mm）的影响。裂缝自修复需要水的参与，混凝土试件水养时裂缝自修复效果最佳，干湿循环（12小时浸泡和12小时干燥）养护时其次，标养时裂缝自修复效果最差;随着开裂时间的延长，自修复效果先好后差，即28d开裂最好，3d开裂次之，56d开裂最差，与基准组规律（裂缝自修复效果随着开裂时间的延长而下降）有所差异;随着裂缝宽度的增大，混凝土试件自修复效果越来越差。 (3)XRD、FTIR、TG/DTG、SEM、EDS等微观分析结果表明，基于活性功能载体包覆微生物的混凝土裂缝自修复产物包含碳酸钙、C-S-H凝胶和钙矾石(AFt)等，其中以碳酸钙和C-S-H凝胶为主，含量显著高于基准组，且碳酸钙不仅在裂缝浅层处形成，也大量沉积于裂缝内部。 (4)基于活性功能载体包覆微生物的混凝土裂缝自修复是化学成因碳酸钙、微生物成因碳酸钙、未水化水泥颗粒及载体矿渣组分水化共同作用的结果。活性功能载体中碳酸根离子的释放及矿渣的活性反应促进了裂缝内部碳酸钙、C-S-H凝胶等修复产物的形成，从而提升了裂缝自修复效果，改善了裂缝修复后试件的抗水渗透性能及力学性能。
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