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复合微生物自修复材料的制备及其在混凝土裂缝修复中的应用

葛佳豪

复合微生物自修复材料的制备及其在混凝土裂缝修复中的应用

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作者信息

  • 1. 天津城建大学
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摘要

微生物矿化沉积技术(MICP)被证实可以应用于混凝土裂缝的自修复中。两种及以上微生物结合对于裂缝的修复效果被证实优于单一种类的微生物。在上述基础上,本文将巴氏芽孢杆菌和酿酒酵母菌结合制备出一种复合微生物自修复材料,研究其组成与制备、最佳环境条件、对砂浆裂缝自修复效果及其他性能的影响。研究结论如下: (1)复合微生物自修复材料由组分A(混合微生物菌液)和组分B(营养物质及钙源)组成,其中,混合微生物最佳混合比例为8(巴氏):2(酵母)。混合微生物菌液在富氧环境下能够产生2.04gCaCO3沉淀,在少氧环境下的矿化产量为2.01g;30℃为最佳矿化温度,在此温度下,混菌的矿化量约2.20g;72h为最佳矿化时间,混菌矿化量约为2.20g;2mol/L为最佳尿素浓度,在此浓度下,混菌矿化量约2.1g。 (2)无菌组(MC)、巴氏组(OC)、酵母菌组(JC)及复合组(AC)在修复28d后强度恢复率分别为41.6%、49.3%、52.8%和43.3%。修复后试件浸水40min后,AC组吸水率为5.9%。复合微生物试件对于0.2-0.4mm裂缝,28d的面积修复率能够达到100%;0.4-0.6mm裂缝,28d面积修复率能够达到77.3%;0.6-0.8mm裂缝,28d面积修复率为53.4%。水养修复的试件裂缝修复效果最佳,0.2-0.4mm宽度裂缝在28d时修复率达到100%,而标准养护和干养护方式下,复合组对于0.2-0.4mm宽度裂缝的试件28d修复率降低为64.9%和56.0%。复合组在56d、90d和180d开裂龄期下,28d面积修复分别率为73.6%、55.4%和30.8%。微生物经陶砂固载后掺入,复合组试件7d裂缝修复率即可达到100%。 (3)添加复合微生物自修复材料的新拌砂浆流动度达到220mm,相比基准组、巴氏组和酵母菌组分别提高了69.2%、18.9%和9.5%。掺入复合自修复材料的砂浆相比基准组7d和28d抗折强度下降46.0%和41.9%;7d和28d抗压强度分别下降50.1%和40.9%。添加微生物自修复材料的各组砂浆在28d和56d下的抗氯离子渗透性和吸水率性能均有所下降。冻融循环下,复合微生物自修复试件的质量损失率在100次循环后增加幅度变大,但均为超过5%。

关键词

混凝土/裂缝修复/复合微生物/矿化沉积技术

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授予学位

硕士

学科专业

土木水利

导师

鄂磊/荣辉/岳昌盛

学位年度

2024

学位授予单位

天津城建大学

语种

中文

中图分类号

TU
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