摘要
目前国内外对微生物腐蚀混凝土的研究多采用强化污泥作为腐蚀介质，但由于强化污泥的成分复杂，其腐蚀结果往往是多种微生物的综合作用。为系统研究微生物对混凝土的腐蚀作用，本文采用单一微生物硫氧化菌作为研究对象，分别从硫氧化菌的生长特性、生物膜在混凝土表面的形成过程以及对混凝土性能的腐蚀影响三个方面揭示其腐蚀机理。主要内容及结论如下： 1.通过硫氧化菌的生长情况，确定了硫氧化菌的最佳生长环境：即温度为30℃、溶液pH为中性、硫代硫酸钠掺量为10 g/L，且明确了造成混凝土腐蚀的原因是硫氧化菌代谢产生硫酸根离子，而非生物硫酸。 2.通过硫氧化菌的相关基因表达，从微生物角度揭示了硫氧化菌及其生物膜的腐蚀机制：硫氧化菌充分利用硫代硫酸钠作为反应底物代谢形成硫酸根离子，并通过在混凝土表面快速形成生物膜后将硫酸根离子渗透进混凝土内部，造成生物腐蚀。此外，还得到硫氧化菌完整的代谢途径：一是直接将S2O32-转化为SO42-，二是先将S2O32-转化为SO32-后再形成SO42-。 3.通过生物膜的形貌、成分变化、干/湿厚度变化，从生物膜角度揭示了硫氧化菌及其生物膜的腐蚀作用：生物膜形成初期，膜内有机物质含量较少，生物膜不影响SO42-的传递；生物膜快速发展期，膜内有机物质增长较快，逐渐形成生物膜骨架，开始影响SO42-的渗透；生物膜成熟期，生物膜结构稳定且密实，阻碍了SO42-的渗透。 4.通过混凝土的宏观性能和微观结构，从混凝土材料角度揭示了硫氧化菌及其生物膜的腐蚀机理：生物膜的形成影响了该处混凝土的性能变化和腐蚀产物形成。45d前生物膜形成较少，各位置的粗糙度变化及石膏相对含量相差不大；45-75d生物膜的大量形成，使该处混凝土的粗糙度变化及石膏相对含量增长较慢；75d后致密的生物膜使该处的粗糙度变化及石膏相对含量明显少于下表面，因而对混凝土起了一定保护作用。
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