基于生物矿化机理的自愈合混凝土制备与表征

• 作者: 冯君 陈柄丞 卢思怡 胡玮 许欣 张耀
• 来源期刊: 功能材料
• 关键词: 自愈合混凝土 枯草芽孢杆菌 生物矿化 裂纹修复 强度恢复
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 热点·关注|Focuses & Concerns
• 页码范围: 3026-3033,3042
• 页数: 9页
• 分类号: TU526
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-9731.2021.03.004

摘要

研究旨在利用微生物诱导碳酸钙沉淀机理,研制新型细菌自愈合混凝土.在高pH条件下培养,筛选出一组与枯草芽孢杆菌相关的产芽孢杆菌.将筛选得到的耐碱枯草芽孢杆菌M9进行生物矿化沉淀测试,X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM),结果表明沉淀矿物为呈方解石形态的碳酸钙.以枯草芽孢杆菌M9为修复剂,掺入聚乙烯醇(PVA)纤维制备自愈合混凝土梁试件.利用引气剂在水泥净浆混合料中产生微孔,为微生物提供生态位.对养护14 d的混凝土梁试件进行三点弯曲试验,获得宽度约为0.3 mm的裂纹.28 d后,细菌代谢等作用形成碳酸钙晶体填充物自动填充微裂纹空隙.后续S E M测试表明:方解石是裂纹填充矿物主要形态,且晶体表面残留部分细菌印记.愈合后的混凝土梁在第二次弯曲测试下的抗弯强度提高了约14％,该强度恢复是通过修复基体裂纹和纤维-基体界面的粘结力来实现的.