混凝土裂缝的微生物自修复效果

利用裂缝测宽仪、扫描电镜和热重分析技术分别对混凝土裂缝的微生物自修复效果进行了研究.研究结果表明:修复40 d后,混凝土裂缝就可以被微生物矿化形成的碳酸钙所填充,修复效果明显,最大填充宽度超过1 mm.微生物矿化形成的碳酸钙在裂缝开口处最多,且随着裂缝深度的增加碳酸钙逐渐减少,当混凝土裂缝深度超过10 mm时未发现微生物形成的碳酸钙.距离裂缝断裂面表层1.5 mm内,微生物可矿化形成较多碳酸钙.而当超过1.5 mm时,由于该微生物矿化需要氧气,因此,随着距离裂缝断裂面表层越远、距离水泥基体越近,微生物矿化形成的碳酸钙含量越来越少.     

乳酸钙掺量对基于微生物矿化沉积的混凝土裂缝自修复效果的影响

基于微生物矿化沉积的裂缝自修复技术能够有效地实现混凝土裂缝的自诊断和自修复;然而,如果混凝土中微生物矿化沉积过程中所必需的营养物质掺量不足,则可能限制其裂缝自修复效果的充分发挥。以科式芽孢杆菌为自修复剂,以膨胀珍珠岩为修复剂载体,研制出一种新型裂缝自修复混凝土。主要考察乳酸钙掺量对基于科式芽孢杆菌矿化沉积的混凝土裂缝自修复效果的影响。试验结果表明,经过修复养护28 d后,研制的自修复混凝土表现出优越的裂缝自修复能力,最大修复裂缝宽度达到0.67 mm,为普通混凝土最大裂缝修复宽度的2.23倍;并且乳酸钙掺量对混凝土裂缝自修复效果影响较大,随着乳酸钙掺量的增加,混凝土的裂缝自修复能力显现出先上升后趋于平稳的趋势,当乳酸钙掺量为胶凝材料质量分数的1.75%时,混凝土的裂缝最大修复宽度达到最大。     

裂缝尺寸对混凝土自修复效果影响的试验研究

为研究裂缝尺寸对混凝土自修复效果的影响及相关性,设计了7个裂缝宽度分别为0.5 mm,1.0 mm,1.5 mm,2.0 mm,2.5 mm,3.0 mm,3.5 mm的内置修复胶管混凝土试块的剪压试验。以胶液抗拉强度和弹性模量范围计算出胶液粘结力失效时产生的应变范围,作为构件修复失效的标准。试验结果表明:当裂缝宽度在0.9～3.5 mm之间时,由于黏结能力变差,修复效果随缝宽增加而下降,而小于0.9 mm时,随缝宽的变小,修复效果明显降低。得出缝宽在0.9 mm左右时,修复效果最高。通过数据拟合分析得出修复效果与缝宽和缝高的乘积与开裂荷载的比值的相关性较强。     

裂缝尺寸对微生物修复混凝土强度的影响

为研究微生物在不同宽度、深度的裂缝尺寸下对混凝土强度的修复效果,选用巴氏芽孢杆菌为裂缝修复剂,在宽度为0.75,1.0,1.25 mm及深度为15,30,45,60,75,90 mm的不同裂缝下对混凝土进行修复,通过混凝土抗压试验,测出未修复和修复的试块抗压强度.结果表明:(1)微生物在不同裂缝尺寸下的修复对混凝土强度都有提升作用;(2)裂缝深度对混凝土修复强度的影响更大;(3)在同一裂缝宽度下,修复效果出现了先上升后降低的趋势,在深度为30 mm和45 mm的时候,修复效果最佳.     

微生物作用下混凝土裂缝修复效果试验研究

微生物矿化作用可以有效愈合混凝土裂缝,达到修复混凝土裂缝的目的.本文以带裂缝混凝土为研究对象,设置0.2、0.3、0.6 mm三个裂缝宽度和20、30 mm两个裂缝深度,以巴氏芽孢杆菌为菌株,通过裂缝观测、超声波测试、立方体抗压强度测试及裂缝内部微生物沉积物质的微观形貌分析,研究微生物对不同深度及宽度混凝土裂缝的修复效果.研究结果表明：巴氏芽孢杆菌可有效修复混凝土表面裂缝;氧气的供给是微生物在裂缝内部矿化的重要环境条件,随着裂缝深度的增加,巴氏芽孢杆菌的修复效果减弱;随着裂缝宽度的增大,微生物在裂缝内部的矿化效果减弱.     

微生物修复混凝土裂缝的试验观测

微生物修复技术所需的菌液流动性好,修复过程中微生物代谢物与水泥基材料有着良好的相容性和界面强度,因此,具备能耗低、绿色环保、施工简便的潜力.针对微生物修复混凝土裂缝问题,通过试验研究了环境碱度对细菌生长和微生物矿化的影响,探讨了胶结溶液的最优浓度配比和胶结时间,并将这些参数运用于后续微生物修复混凝土裂缝的试验中.试验中考虑了裂缝表观形状(裂缝深度、宽度及延伸角度)的差异,观察了碳酸钙沉淀的沉积方式,并采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)手段监测其沿裂缝界面的晶体组成和形貌.结果表明:菌体自身对环境碱性突变具有自适应能力,当环境碱性并非过高时(pH≤12),菌体在生长代谢过程中能够驱使环境pH值向着最适宜菌体自身生长的pH值(约为8.7)发展;快速诱导碳酸钙沉积修复混凝土裂缝的最佳胶结液有效浓度为0.83 mol/L,最优微生物矿化间隔时间为5 h;裂缝表观形状的差异导致细菌在裂纹表面上的吸附不均匀性,其中裂缝的宽度不直接影响微生物修复的机理,而裂缝深度和裂缝倾角会影响碳酸钙沉淀的均匀性;使用注射和漫灌胶结液的方式修复具有不同表观形状的裂缝的混凝土最好的修复效果能将混凝土的渗透性降低4个数量级(从10~(-4)m/s到10~(-8)m/s).     

微生物自修复砂浆裂缝区溶液理化特征

针对微生物自修复水泥基材料仅浅层修复的问题,探究裂缝宽度、开裂龄期和裂缝深度对裂缝区溶液理化参数的影响,解释浅层修复的原因.通过pH试纸和pH计测得裂缝区溶液的pH值,通过钙离子计和EDTA滴定测得裂缝区溶液的Ca²⁺浓度,通过酶标仪测得裂缝区溶液的碳酸根离子浓度,从而确定裂缝区溶液理化特征.结果表明:在密闭环境下,裂缝区溶液pH值均在13.3左右;试件开裂龄期由3 d增至56 d,裂缝区溶液Ca²⁺浓度由140 mg/L逐渐增至350 mg/L.在大气环境下,裂缝区溶液表层3 mm内pH值相对较低,沿裂缝深度方向先增加后稳定(pH值在13.2左右);裂缝区溶液Ca²⁺浓度沿裂缝深度方向先增加后趋于稳定;裂缝区溶液CO■浓度沿裂缝深度方向先降低后稳定至1.5 g/L左右;裂缝区加入微生物后,表层CO■浓度有所增加,深度方向CO■浓度无显著提升.裂缝深处CO■浓度较低是导致裂缝区修复较浅的主要原因.由SEM和XRD可知,裂缝区矿化产物主要是方解石型碳酸钙,微生物作用下的矿化产物呈凝胶状且具有一定的黏结性.     

海水环境下混凝土裂缝微生物改性修复研究

为了提升海水环境下混凝土裂缝的MICP修复效果,以火山灰作为固菌载体,进行了海水环境下火山灰增强MICP修复混凝土裂缝试验,综合修复体的宏观物理力学试验和微细观检测,系统分析了火山灰对MICP技术修复混凝土裂缝的影响及作用机制.结果表明,(1)经过海水驯化的巴氏芽孢杆菌对海水环境适应性增强,胶结物产量明显提升;(2)火山灰能够有效提升MICP对混凝土裂缝的修复效果,加固试样的抗剪强度,提升了75.12%～94.94%,抗压强度增加了50.36%,渗透系数从10^-2cm/s降低至10^-7cm/s,超声波检测的声时值降低了48.52%～49.16%;(3)火山灰对MICP修复混凝土裂缝的改性增强作用机制主要包括3方面：第一方面,火山灰对菌体的保护作用,火山灰中的活性氧化物与强碱发生反应,消耗环境中的OH^-,降低裂缝内的pH值,同时火山灰的多孔结构使细菌的“定植区域”增加,为其提供较适宜的生长反应环境;第二方面,火山灰自身作为填充物优化了裂缝空间结构,使其密实性增加;第三方面,火山灰的水化反应和聚合反应生成了碳酸盐-硅铝酸盐等...     

微生物沉积碳酸钙修复混凝土裂缝抗渗性研究

混凝土开裂引起的渗漏是困扰工程界的一大难题,利用微生物的酶化作用诱导碳酸钙沉积封堵混凝土裂缝是解决这一难题的有效途径.本试验采用正交试验的方法浇筑了9个混凝土试件,选取不同裂缝宽度、深度、缝内是否填介质和不同钙源溶液等4项影响参数.首先,采用微生物灌浆的方法对裂缝进行封堵,记录每个试件灌浆的次数;然后对修复后裂缝的抗渗承压能力进行测试.对正交试验的均值和极差分析表明:裂缝的宽度和深度是影响封堵和抗渗承压能力的关键因素.裂缝的宽度越小、缝越深,灌浆次数越少,抗渗承压能力也越高.裂缝中填充介质加速了裂缝的封堵,同时抗渗承压能力也有所提高.用氯化钙作为钙源要比其它两种钙源封堵灌浆次数略有减少,抗渗承压能力提高也有限,考虑到氯化钙对钢筋的锈蚀作用,工程中应慎用.     

混凝土裂缝微生物修复技术的研究现状与进展

文章回顾了近些年混凝土裂缝微生物修复技术的国内外研究现状,探讨了修复裂缝的微生物及其修复机理,阐述了微生物修复裂缝的两种方式,分析总结了修复过程的内外影响因素,给出了裂缝的修复质量评价方法,展望了微生物技术在修复混凝土裂缝的发展前景。     

基于微生物的水泥基材料裂缝自修复技术研究进展

 微生物自修复水泥基材料裂缝因具有较大的修复潜力和环境友好等特点而受到广泛关注。从微生物自修复水泥基材料裂缝发展历程、微生物诱导矿化沉淀结晶机理、微生物诱导矿化产率及影响因素、微生物的固载及固载后矿化活性的测定、裂缝制作方法及修复养护条件、修复效果表征方法、裂缝自修复效果和微生物自修复剂对水泥基材料自身性能的影响方面,综述了其研究进展,并指出了目前微生物自修复水泥基材料研究中主要存在的问题。     

自修复混凝土研究进展

智能混凝土是建筑材料与智能科技相结合的产物,是智能材料的一种。自修复混凝土是智能混凝土发展的高级阶段。混凝土在受力或其他因素的作用下,会出现裂缝,影响了混凝土的使用寿命。自修复混凝土在出现裂缝时,能自动分泌出粘结液并渗入裂缝中,使混凝土裂缝重新愈合,恢复甚至提高混凝土的性能。全面回顾了自修复混凝土的发展背景和国内外的研究现状,阐述了现今自修复混凝土研究与应用中存在的问题,通过深入分析,展望了自修复混凝土的发展趋势和应用前景。     

混凝土裂缝修复技术研究

针对混凝土裂缝修复技术及材料的研究问题,本文首先分析了混凝土裂缝现象的概念界定以及引致原因,之后针对混凝土建筑材料裂缝现象的修复技术,以及混凝土建筑材料裂缝现象的修复材料展开了简要的论述分析,仅供参考。     

微生物矿化对黏土强度特性的影响

微生物矿化技术应用于浅层坡体固化有很强的优势,是一种环境友好、可持续发展的处理方法。利用球形赖氨酸芽孢杆菌属kp-22菌作为试验用菌诱导碳酸钙沉淀处理四川省地表黏土。采用不同浓度的菌液、氯化钙和尿素溶液对黏土处理后进行直剪试验,探讨微生物矿化对黏土强度特性的影响,建立了考虑菌液和CaCl₂浓度的内摩擦角的经验关系,分析了强度变化的内部机理。研究结果表明,微生物矿化作用能明显增大黏土的抗剪强度;且菌液浓度越高,矿化效果越好。随着氯化钙浓度的提高,试样的强度先增大后减小,在氯化钙浓度为0.5～0.75 mol/L时达到峰值;在尿素浓度为0～1.0 mol/L的范围内,抗剪强度随尿素浓度的增大而增大;当氯化钙和尿素分别为0.75 mol/L、1.0 mol/L,菌液吸光值OD₆₀₀为1.2时,抗剪强度达到最大值,矿化效率最高。     

环保型裂缝修复材料对混凝土抗碳化性能的影响

混凝土碳化会导致混凝土中的钢筋脱钝,从而引起钢筋锈蚀,最终影响到混凝土结构的耐久性。该文对环保型裂缝修复材料处理试件进行了抗碳化性能试验。试验结果表明：相比普通混凝土试件,ECRM处理后试件的碳化深度减小,且混凝土碳化速率提前出现下降趋势,ECRM能有效增强混凝土的抗碳化能力。     

自修复混凝土中内置玻璃短管对混凝土力学性能的影响

介绍了内置空心玻璃短管的自修复混凝土材料,通过对掺入不同长度、不同管径、不同掺量玻璃短管 的自密实混凝土标准试块进行力学性能测试,来对比不掺玻璃短管试块的力学性能,并分析产生这些影响 的原因,从而得出合宜的玻璃短管几何参数和合理的短管掺量,为自修复混凝土工程实践提供参考．     

裂缝对混凝土透水性的影响

通过简单直观的试验方法验证裂缝增加了混凝土的透水性。试验采用的试件为U形梁,养护在室温(23℃)相对湿度为50%的环境中,通过加载使试件底部产生均匀裂缝,测量在不同的养护期,以试件质量的损失来评估裂缝对混凝土透水性的影响。试验数据结果表明:当试件的相对湿度大于周围环境相对湿度时,试件失水;差值越大,失水速度越快;当相对湿度减小到与周围环境相对湿度相等时,试件停止失水,失水率达到峰值。裂缝增加了这个过程的速度,加大了失水的速度,增加了混凝土的透水性。     

页岩气井体积压裂自支撑裂缝对开发效果的影响

为明确页岩气井体积压裂后不同类型水力裂缝对于开发效果的影响,将复杂缝网划分为有效支撑裂缝和自支撑裂缝开展研究,通过实验评价了受压条件下自支撑裂缝导流能力变化规律,根据页岩压裂微地震解释数据还原了裂缝形态并建立了分区渗流模型,在产量拟合基础上进一步分析了自支撑裂缝等效导流能力及其对开发效果的作用。结果表明:受压条件下自支撑裂缝仍存在一定的导流能力,能够为气体流动提供有效通道。基于24口页岩气压裂水平井产量拟合结果,得到压裂形成的有效支撑裂缝区等效导流能力为3～7μm~2·cm,自支撑裂缝区等效导流能力为0.8～1.2μm~2·cm,且两者存在一定程度的正相关性。页岩气井体积压裂形成的大量自支撑裂缝对于压后效果有积极贡献。