微生物修复水泥基材料早期裂缝研究

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1、表兩扛參颗壬学位论文微生物修复水泥基材料早期裂缝研巧本论文获国家自然科学基金（５１１７８１０４）资助专化名巧：材巧巧学与工程研究生巧名：任立夫导师巧名：钱春香中国南京东南大学■二零一五年五月ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＲｅｓｔｏｒａｔｉｏｎｏｆＥａｒｌｙ乂ｅＣｒａｃｋｓ化ｇＣｅｍｅｎｔ－ｂａｓｅｄｉａｌｓＭａｔｅｒｂｙＭｉｃｒｏｂｅＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｈｔｅｄ化Ｓｏｕ也ｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒ化ｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅｏｆＭ

2、ａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢｙＲｅｎＬｉｆｕＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＰｒｏｆ，ｉａｎＣｈｕｎｘｉａｎＱｇＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＮａｎｉ凸Ｐ．艮Ｃｈｉｎ狂．ｊｇ，Ｍａ２０１５ｙ，东南大学学位论文巧巧性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得，的研究成果，论文中不包含。尽我所知除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外其他人已经发表或撰写

3、珪的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名；ｉｌＡ．日瓶－ｉ东南大学学位论文使用巧枚声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被査阅和借阅，可Ｗ公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包

4、括刊登）授权东南大学研究生院办理。＞＇研究生签名乂多；＾师签名；日期件：；摘要混凝±材料是当今世界上用途最广一、用量最大的建筑材料之。但是混凝±材料脆性大，易开裂，在其服役的过程中遭受外界介质侵蚀，致使混凝王材料的性能不断降低。，对建筑物的財久性造成严重的危害因此，混凝主裂缝修复技术一引起研究界广泛关注。本文围绕微生物诱导矿化修复水泥基材料裂缝这中也问题一，采用种新型微生物，利巧全新修复机理，实现对水泥基材料早期裂缝的修复，并通过数值模巧和试验结合的方式，揭示微生物诱导矿化修

5、复早期裂缝的机理。通过对高碱环境中微生物生长特性、存活率Ｗ及酶化活性的研巧结果表明，微生物能够在短时间内存活于高碱环境，在Ｈ值为０ｐ１左右的水泥基材料裂缝水溶液中仍具有较好的酶化活性；修复剂惨量的増加会影响水泥基材料性能，造成流动性下降，水泥凝结时间延迟，强度损失等，但在合适的渗量范围内不会对水泥基材料性能造成明显影响：在巧盐溶液中，微生物能够高效诱导ＣａＣ〇３沉积，这是诱导矿化修复裂缝的关键，对早期宽度小于化３ｍｍ的小裂缝修复效果显著，证明了微生物修复早期水泥基材料裂缝的可行性。进一步

6、研巧不同影响因素下裂缝修复效果表明，裂缝修复效果随藉缝宽度増大呈下降趋势一，在定范围内，裂缝修复效果并不随修复剂用量增加而无限提高Ｉ对于宽度在化３ｍｍＷ下小裂缝而言，较低的修复剂用量即可获得较好的修复效果，对于大裂缝而言（宽度１．０ｍｍ左右），即使增加修复剂用量也无法达到较高修复水’平Ｃ－。低温环境（低于ｌＯ）３０不利于裂缝修复，Ｃ左右温度可获得最佳修复效果。采用±工布覆盖洒水湿养护无法实现裂缝修复，但试验证明了干湿循环或泡水养护可获得较好的修复效果。修复剂对后期（６０ｄ）产生的裂缝修复效果不佳，

7、可通过载体固载细茜的方式来提高后期修复率。基于２＋Ｃ〇２在混礙止中扩散传输理论和Ｃａ溶蚀理论可掲示微生物诱导矿化修复水泥基材料早期裂缝机理。通过计算模巧Ｃ〇２在裂缝中浓度分布，并引入微生物吸收转化Ｃ〇２＋２过程，揭示矿化沉积修复的演化过程。通过Ｃａ溶出试验研巧水２＋泥基材料内部２＋Ｃａ向裂缝中的迁移，确定了不同宽度裂缝Ｃａ最大溶出深度和修２＋２＋２＋复剂中Ｃａ溶出率，提出有效Ｃａ概念，基于有效Ｃａ概念对不同宽度裂缝下ＣａＣ〇３沉积深度进行了预测，并通过试验验证了预测结果的准确性，最终解释了裂

8、缝修复只能发生在表层的原因。关隹词：水泥基材料、微生物、裂缝、自修复、矿化修复机理ＩＡＢＳＴＲＡＣＴ乂ｂｓ化ａｃｔＣｏｎｃｒｅｔｅｉｓｏｎｅｏｆ化ｅｍｏｓｔｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｂｕｉｌｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎ化ｅｗｏｒｌｄ．Ｃｒａｃｋｓｏｃｃｕ