现代生物结课论文

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1、混凝土材料微生物修复技术研究进展俞小彤港航直博一年级150803020001摘要：混凝土其最大的缺点是表面及内部容易产生微裂缝。微生物诱导碳酸盐沉积被认为是-•种冇效的微生物修复混凝土的策略，hl前已逐渐引起人们的关注。在阐述了混凝土裂缝自修复机理的基础上，对近年来利用微生物的碳酸盐沉积作用修复混凝土方而的研究现状和成果进行了系统的综述，并对未來该领域冇待解决的一些问题提出建议。关键词：微牛物矿化；混凝土；自修复0引言混凝土因其具有牢固结实、耐久性高、价格相对低廉等特点被广泛应用于现代建筑工程。但是在大规模的使用过程中，一些问题也逐渐混凝土在大规模使用的过程

2、中，一些问题也逐渐的凸现出来，其抗拉性能一般较差，在制备过程以及使用期间，由于荷载或环境等因素的作用，其表而容易产生疏松、剥落等缺陷，甚至在材料内部产生微裂缝。这些缺陷若不及时修复，外界水和侵蚀性介质将不断渗入，锈蚀钢筋,最终将引起混凝土力学性能、耐久性能的加速劣化。因此，对混凝土结构采取有效的措施进行裂缝修复,提高其各方面性能，对保证结构的安全性和提高使用寿命具有重要的意义。混凝土表面与内部缺陷修复已成为一个重要的独立行业，许多混凝土表面防护涂料和裂缝修补材料不断问世，如：环氧类树脂、水泥基渗透结晶型材料、聚合物砂浆、以及高分了灌浆材料等。这些材料在混凝土

3、缺陷修复屮发挥了重要作用,但是如何解决这些修复防护有机材料与水泥基材料的相容性，进一步捉高具抗老化性能和I耐久性能，增强其环境友好性，一肓是众多研究者们致力突破的研究方向。口从发现某些土壤细菌具有诱导碳酸钙品体沉积的能力后,Gollapudi等⑴在1995年首次尝试利用细菌诱导碳酸鈣沉积对建筑基质渗漏进行控制，由此为混凝土的修复开辟了一条新的途径，受到国内外研究者的广泛关注。1微生物矿化作用自修复混凝土机理微牛物成矿学的最新进展表明，在特定的环境以及营养条件刺激下，岩土中一些微牛•物通过新陈代谢或降解作用能显著快速析出多种矿物结品，如碳酸盐、磷酸盐、氧化物、

4、硫化物、硅华以及胞外聚合物等叫其中一项最新科学发现表明，地球土壤中的某些细菌，如巴氏芽砲八叠球^(Sporosarcinapastcurii)拥有将松散砂粒胶凝I舌I定在一起的神奇木领⑶。其利用反M环境屮的尿素等有机物以及钙离了源，较快的析出具有良好胶凝性质的碳酸钙结晶，这一技术被称为MICP(MicrobialInducedCarbonatePrecipitation)技术。MICP技术的基本原理如图1」所示：潮湿环境中，微牛•物新陈代谢牛•成BfW，腋酶水解尿素会产牛谡根离子和碳酸根离子。细菌细胞膜界面处带负电荷的有机质不断螯合钙离子，与水解冰素牛成的碳

5、酸根离子缓慢矿化沉积出具冇胶凝作用的碳酸钙结品，如图1.2所示。微生物在此间的作用，不仅仅是生成了腺酶，而且为碳酸钙的沉积提供了成核地点叫微生物引起的碳酸钙沉积屮发生的复杂的化学反应可以简化为:CO（NH2）2+2H2O—>C03厶+2NHj（微牛物降解）Ca2++Ccll—>Ccll-Ca2+Ccll-Ca2++CO32ec*-CaCO3（微警/成因水泥）微生物提供成垓地点图1.1MICP技术工成碳酸钙结品流程图图1.2MICP技术生成碳酸钙结晶示意图⑷微生物诱导的碳酸钙沉积技术近年来引起了学者在诸多领域的探索，其可以丿、'、Z用于土壤中重金属和放射性物质

6、的降解⑸、减缓沿海沿江地区海水入侵与土壤盐碱化⑹、重人文物古建挽救修复⑺、地基土的加固罔、改善土建基础设施安全与耐久性等诸多领域，提供一种崭新的工程技术方法。2微生物修复混凝土的影响因素2.1菌种不同类型的微生物对营养物质的代谢能力各不相同，在诱导碳酸钙形成和混凝土修复效果方ifii也会冇所差异。Boquet等⑴发现人多数细菌在适宜的条件下都能产生方解石晶体。Stocks-Fischer等将巴氏芽抱杆菌(Bacilluspasteurii)注入砂柱，结果表明菌体能在砂砾屮作为成核位点并诱导CaCCh以方解石晶体的形式沉积，同时试件的抗压强度也冇所提高。Gho

7、sh等⑴】使用希瓦氏菌(Shcwanclla)进行提高水泥抗压强度的研究，培养28d示发现，水泥净浆的抗压强度提高了25%,而加入人肠杆菌的试件的抗压强度没有什么变化。而Achal等问则利川从水泥屮分离出的Bacillussp.CT-5在水泥砂浆屮进行混凝土白修复研究，28d后水泥砂浆的孔隙率下降了50%以上，水泥中氯离子的渗透明显减少，与砂浆试件的抗压强度和比提高了40%,比Ghosh的研究结果高II!/15%oDeMuynck等卩"利用球形芽他杆菌(Bacillussphaericus),将石灰试件放入含冇尿索和氯化钙的矿化培养基中进行矿化沉积试验，5d

8、后在石灰试件裂缝表面冇检测到50pm菱形方解石晶体生