MICP技术对水泥基材料的改性研究_袁晓露

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1、2012年第3期（总第269期）混凝土原材料及辅助物料Number3in2012（TotalNo.269）ConcreteMATERIALANDADMINICLEdoi：10.3969/j.issn.1002-3550.2012.03.026MICP技术对水泥基材料的改性研究袁晓露1，周世华2（1.三峡大学土木与建筑学院，江西宜昌443002；2.长江科学院，湖北武汉430010）摘要：利用微生物在新陈代谢过程中发生的矿化作用，进行诱导形成碳酸钙，称之为微生物诱导碳酸钙沉积（MICP），它是一种新颖的环

2、境友好型生物技术。在总结国内外相关资料的基础上，介绍了MICP的矿化行为及其影响因素，分析了MICP在改性水泥基材料方面的研究情况，并指出了MICP技术在水泥基材料应用中亟待解决的关键问题。关键词：微生物；碳酸钙沉积；改性；水泥基材料中图分类号：TU528.041文献标志码：A文章编号：1002-3550（2012）03-0088-03StudyonthemodificationofcementitiousmaterialswithMICPtechnologyYUANXiao-lu1，ZHOUShi-h

3、ua2（1.CollegeofCivilEngineeringandArchitecture，ThreeGorgeUniversity，Yichang443002，China；2.ChangjiangRiverScientificResearchInstitute，Wuhan430010，China）Abstract:MICPisthecalciumcarbonateprecipitationresultingfrommetabolicactivitiesofsomespecificmicroorgan

4、isms，whichisakindofnovelandenvironmentally-friendlybiotechnology.IntroducedthemineralizationbehaviorofMICPanditsinfluencingfactors，andanalyzedthecurrentstudyonMICPinthemodificationofcementitiousmaterials.KeyproblemstoberesolvedabouttheapplicationofMICPin

5、cementitiousmaterialswerealsoprovided.Keywords:microorganism；calciumcarbonateprecipitation；modification；cementitiousmaterials过程、氨基酸代谢、还原硝酸盐、有机酸脱羧反应以及尿素水解0引言等。其中，尿素水解易于控制，生成碳酸钙沉淀的效率最高[4-5]。水泥基材料是高度不均质的多相材料，在集料相与水泥浆微生物产生的尿素酶会催化尿素（CO（NH2）2）水解，生成氨基甲体基相间存在性能薄

6、弱的界面过渡区，受外部荷载作用或自身酸（NH2COOH）和氨（NH3），氨基甲酸自发水解形成氨和碳酸体积不均匀变化的影响易形成了大量的微裂缝，这严重破坏了-（H2CO）；随后碳酸和氨进一步分解3，得到重碳酸根离子（HCO3）、水泥基材料的完整性，是影响材料性能和建筑结构工程耐久性+-铵离子（NH4）和氢氧根离子（OH），导致环境pH值的提高和的内在因素。CO2-的形成，CO2-再与微生物细胞壁上吸附的Ca2+反应生成碳33微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）是微生物在新陈代谢过程酸钙沉淀。反应过程如式（1）

7、、（2）所示[6]：中发生的矿化作用，所形成的碳酸钙具有优异的黏结性和固结-CO（NH）+HO→NHCOOH+NH-22223性能，是一种新颖的环境友好型生物技术[1-2]。本文介绍了MICP---NH2COOH+H2O→NH3+H2CO3-的矿化行为及其影响因素，分析了MICP在改性水泥基材料方---+-H2CO3圮HCO3+H（1）-面的研究情况，并指出了MICP技术在水泥基材料应用中亟待--2NH+2HO圮2NH++2OH--324解决的关键问题。---HCO-+H++2NH++2OH-圮CO-+

8、2NH++2HO-343421MICP的矿化行为及其影响因素Cell-Ca2++CO2-→Cell-CaCO↓（2）331.1MICP的矿化行为尿素水解形成的碳酸钙沉淀属于ABO3型晶体，因堆积方式微生物在新陈代谢的过程中，会使环境中的可溶性无机碳不同，以方解石、球霰石、非晶态等多种形态存在。球霰石是碳浓度和pH值提高，可溶性无机碳在高碱环境下会发生水解，形酸钙的亚变形，呈六角形结构，是微生物合成的过程产物，是热成CO2-；微生物的细胞壁带