镁盐对含微生物水泥净浆性能的影响研究.pdf

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1、第46卷第3期人民长江Vo1．46．No．32015年2月YangtzeRiverFeb．，2015文章编号：1001—4179(2015)03—0045—03镁盐对含微生物水泥净浆性能的影响研究袁晓露(三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌443002)摘要：众多研究表明，微生物诱导碳酸盐沉积技术可应用于改善混凝土材料内部结构，从而提高其物理性能。试验研究了镁盐对含微生物水泥净浆的抗压强度、吸水率、裂缝愈合等性能的影响，并采用x射线衍射技术对矿化产物进行成分分析。结果表明，营养液中镁盐的掺入使含微生物的普通硅酸盐水泥净浆和硫铝酸盐水泥净浆的抗压强度增加，吸水率下降，裂缝处形成一条连续、饱满的

2、矿物填充带；矿化沉淀中除方解石型碳酸钙外，还形成了额外的菱镁矿型碳酸镁，从而促进了水泥净浆中微生物的矿化作用。关键词：镁盐；微生物；矿化作用；水泥净浆中图法分类号：TV42．1文献标志码：ADoI：1O．16232／i．cnki．1001—4179．2015．03．O13混凝土材料因其造价低廉，功能多样，而被广泛应1试验过程用于土木工程领域。然而材料内部的高度不均质性，以及大量裂缝和性能薄弱界面过渡区的存在，严重破1．1微生物与培养基坏了混凝土材料的完整性，是影响材料性能和建筑结试验采用高尿素酶活性、无致病性的球形芽孢杆构工程耐久性的内在因素。菌。液体培养基成分分别为：蛋白胨(12g／L

3、)、牛肉膏微生物诱导碳酸盐沉积(MICP)是指，微生物在易(3．6g／L)、NaC1(6g／L)。将球形芽孢杆菌置于经形成矿物沉淀阳离子存在的条件下，通过新陈代谢，发120℃高压灭菌的液体培养基中(pH=7．3)，在30~C生矿化作用，形成碳酸盐沉淀过程。MICP在自然界中摇床上以200rpm的速率振荡培养36h，获得原种菌有多种形成途径，如硫酸盐还原菌的反硫化过程、氨基液(pH：8．5)，菌液浓度10个／L。酸代谢、还原硝酸盐、有机酸脱羧反应以及尿素水解1．2负载微生物等。其中，尿素水解易于控制，生成碳酸盐沉淀的效率为保护微生物免受水泥基材料高碱环境的影响，最高。采用硅藻土(DE)负载

4、菌液，负载比为1g(硅藻研究表明，MICP技术可应用于改善混凝土材料的土)：5mL(原种菌液)。将混合物置于30℃摇床上，以内部结构，从而提高其物理力学性能。然而目前100rpm的速率振荡1h，得到硅藻土负载菌液。的研究主要集中在单一Ca“存在条件下微生物诱导碳酸钙沉积，鲜有关于其它阳离子的报道。因此本文1．3水泥净浆试件的制备与处理选取一种易形成矿物沉淀的典型阳离子——Mg，研采用2种水泥，即42．5普通硅酸盐水泥(OPC)和究其对含微生物的2种水泥净浆抗压强度、吸水率、裂42．5硫铝酸盐水泥(SC)。以表1所示配合比制备3缝愈合等性能的影响，并通过x射线衍射(XRD)技术组水泥净浆试

5、件，规格为40mm×40Bin×40mm(长对矿化产物进行成分分析。×宽x高)。采用0．4mm厚刀片在第3组的部分试收稿日期：2014—08一O1基金项目：湖北省教育厅科学研究计划项目(D20141204)作者简介：袁晓露，女，副教授，主要从事水泥基材料性能研究。E—mail：yuanxiaolu1980@aliyun．corn第3期袁晓露：镁盐对含微生物水泥净浆性能的影响研究47魑嚼4所示。由图可知，当营养液中不含镁盐时，方解石衍盐水泥净浆和硫铝酸盐水泥净浆的抗压强度增加，吸射峰较强，球霰石衍射峰较弱；当营养液中含0．5g／L水率下降，裂缝处形成一条连续、饱满的矿物填充带。的镁盐时，具

6、有明显的方解石衍射峰和菱镁矿衍射峰。(2)当营养液中无镁盐时，微生物矿化产物以方这表明当营养液中不含镁盐时，微生物矿化产物以方解石为主，并含少量球霰石；而镁盐的掺人使矿化沉淀解石为主，并含少量球霰石；而镁盐的掺入使矿化沉淀中除形成方解石型碳酸钙外，还形成额外的菱镁矿型中除形成方解石型碳酸钙外，还形成额外的菱镁矿型碳酸镁，从而促进了水泥净浆中微生物的矿化作用。碳酸镁，从而促进了水泥净浆中微生物的矿化作用。参考文献：[1]WillemDeMuynck，NeleDeBelie，WillyVerstraete．Microbialearbonateprecipitationinconstructi

7、onmaterials：Areview[J]．EcologicalEngineering，2010，36(7)：118—136．[2]WillemDeMuynck，KimVerbeken，NeleDeBelie，eta1．Influenceofureaandcalciumdosageontheeffectivenessofbacteriallyinducedcarbonateprecipitationonlimestone[J]．E