1　微生物誘導(dǎo)修復(fù)的研究現(xiàn)狀

    微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀的形成一般由兩種方法：（1）一種是厭氧微生物的酶化反應(yīng)，即厭氧微生物新陳代謝活動(dòng)能夠產(chǎn)生一種尿素酶，通過外界不斷的提供營養(yǎng)液（尿素和鈣離子），這種催化酶能夠?qū)⒛蛩厮鉃榘焙投趸迹S著生成物的不斷增加，溶液中的pH 值會(huì)不斷的升高，當(dāng)碳酸根離子遇到鈣離子時(shí)，就可以引起鈣離子以碳酸鈣的形式沉積。同時(shí)微生物細(xì)胞附近也為下一步碳酸鈣的沉積提供成核的地點(diǎn)；（2）另一種是好氧微生物的呼吸作用自我修復(fù)，即通過將微生物、營養(yǎng)液、水泥漿等同時(shí)攪拌成混凝土結(jié)構(gòu)，在混凝土裂縫沒有形成以前，微生物處于休眠狀態(tài)。一旦裂縫形成，混凝土結(jié)構(gòu)中進(jìn)入水和空氣后，微生物就會(huì)進(jìn)行有氧呼吸作用，將氧氣轉(zhuǎn)化為二氧化碳，二氧化碳與混凝土結(jié)構(gòu)的鈣離子結(jié)合，最后生成碳酸鈣沉積物。

    1.1　厭氧微生物誘導(dǎo)沉淀的研究現(xiàn)狀

    （1）誘導(dǎo)沉淀的成分及性能的研究。Ramakrishnan 等通過對(duì)厭氧微生物誘導(dǎo)后的產(chǎn)物進(jìn)行（SEM）電鏡掃描和X 射線衍射（XRD）分析得出沉積物為方解石。同時(shí)對(duì)修復(fù)后的試件進(jìn)行抗酸、抗堿、凍融循環(huán)和干縮循環(huán)試驗(yàn)，得出的數(shù)據(jù)顯示試件的耐久性得到了顯著的加強(qiáng)。

    黃琰等將巴斯德芽孢桿菌培養(yǎng)基與無菌培養(yǎng)基的進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)來處理石英砂，通過X- 射線衍射分析和掃描電鏡分析得出，通過有菌培養(yǎng)液處理后的石英砂表面有方解石晶體生成，同時(shí)在方解石晶體表面附著有巴斯德芽孢桿菌。

    （2）溫度、PH、溶液濃度、緩沖溶液等對(duì)微生物誘導(dǎo)沉積物的影響。Tittelboom K V 等通過對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B的研究，得出了緩沖溶液硅膠對(duì)微生物在混凝土結(jié)構(gòu)中的存活起著關(guān)鍵作用，緩沖溶液硅膠的存在可以使得微生物適應(yīng)高堿性環(huán)境，從而可以有效的提高修復(fù)材料的耐久性能。通過超聲檢測(cè)得出，微生物修復(fù)后的混凝土結(jié)構(gòu)超聲檢測(cè)的聲時(shí)明顯低于無微生物混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)聲時(shí)。熱量分析也證實(shí)了緩沖溶劑硅膠的存在對(duì)微生物的存活起著重要作用。

    Navneet Chahal 等的室內(nèi)研究表明，細(xì)菌改性硅灰混凝土抗壓強(qiáng)度的提高是因?yàn)榛钚约?xì)菌催化作用下產(chǎn)生的沉淀，進(jìn)入了混凝土的裂紋和空洞里。通過不同濃度有菌試驗(yàn)和無菌試驗(yàn)，5% 硅灰含量和10% 硅灰含量對(duì)比試驗(yàn)及耦合試驗(yàn)得出，28 天標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的抗壓強(qiáng)度，10% 硅灰+ 105 cells/ml 菌體濃度的抗壓強(qiáng)度提高最多38.1Mpa（無菌試驗(yàn)5% 硅灰含量混凝土抗壓強(qiáng)度為28Mpa）。通過X 射線分析和掃描電鏡觀察，添加硅灰的含菌體混凝土抗?jié)B透性效果顯著。

    黃琰等通過單因素影響的試驗(yàn)方法分別通過鈣離子濃度、溫度和外添加劑鎳離子含量對(duì)誘導(dǎo)產(chǎn)物的產(chǎn)量作了研究。單因素試驗(yàn)分別得出當(dāng)鈣離子濃度為0.0252mol/L、溫度為30℃時(shí)，方解石產(chǎn)量最高。同時(shí)，鎳離子含量的多少與方解石產(chǎn)量成反比。

    1.2　好氧微生物誘導(dǎo)沉淀的研究現(xiàn)狀

    對(duì)好氧微生物自修復(fù)研究比較全面的荷蘭代爾夫特大學(xué)的HenkM. Jonkers 對(duì)微生物的存活率、強(qiáng)度增長進(jìn)行了研究。

    Jonkers 等從堿性土壤中提取球形芽孢桿菌（耐堿菌種），將培養(yǎng)過的菌種與乳酸鈣營養(yǎng)液和混凝土共同澆注，通過MPN 觀察，該菌種在澆筑完成第9 天細(xì)菌存活量為1.6×106/cm3、第22 天細(xì)菌存活量為0.35×106/cm3、第42 天細(xì)菌存活量為0.25×106/cm3、四個(gè)月后細(xì)菌存活量為0.5×103/cm3。通過與無菌構(gòu)件比較，混凝土構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度下降了10%，通過MIP 分析可以得出在調(diào)整細(xì)菌用量的基礎(chǔ)上，裂縫產(chǎn)生7 天后，微生物能對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行修復(fù)，而28 天后隨著微生物數(shù)量的減少，產(chǎn)生的碳酸鈣的量也逐漸減少，再次產(chǎn)生裂縫后，修復(fù)效果不理想。

    2　微生物修復(fù)技術(shù)進(jìn)一步研究所要解決的問題

    2.1　培養(yǎng)基、微生物、緩沖溶液等和水泥基的兼容性

    微生物含量的多少直接影響裂縫的修復(fù)效果。很多研究表明，微生物含量過多會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)性能，而微生物過少，在需要修復(fù)的部位不存在微生物或者微生物含量過少，就會(huì)最終影響裂縫的修復(fù)。同理，如果在需要修復(fù)的部位營養(yǎng)液不足，也會(huì)對(duì)裂縫修復(fù)產(chǎn)生影響。緩沖溶液可以有效的控制微生物作用環(huán)境的PH，因此緩沖溶液的多少對(duì)微生物的存活量等有較大的影響。

    2.2　微生物混合溶液對(duì)混凝土耐久性的進(jìn)一步研究

    厭氧微生物作用下混凝土的耐久性主要是以礦物沉積為研究方向，這方面所做的試驗(yàn)工作比較多。好氧微生物作用下混凝土的耐久性研究較少，好氧微生物通過呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳，會(huì)與混凝土中的Ca（OH）2 結(jié)合，因而降低了混凝土中的堿性，這對(duì)鋼筋的保護(hù)作用是不利的，但微生物在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的呼吸作用又可以消耗內(nèi)部的氧氣和部分水分，這對(duì)保護(hù)鋼筋又是有利的，這就需要對(duì)好氧自修復(fù)混凝土的耐久性，特別是對(duì)鋼筋的保護(hù)作用作進(jìn)一步的研究，已達(dá)到對(duì)鋼筋保護(hù)的最佳方案。

    3　微生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用的展望

    大量的實(shí)驗(yàn)研究表明，微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉積物可以成功的應(yīng)用在修復(fù)混凝土表面裂紋上。大量的礦物沉積是由于微生物的誘導(dǎo)后產(chǎn)生的，因此與傳統(tǒng)意義上的高分子補(bǔ)漏相比能夠更有益于環(huán)境的保護(hù)。厭氧微生物修復(fù)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室研究階段技術(shù)已經(jīng)比較成熟，應(yīng)用到工程上不僅要確定成分的最優(yōu)比，而且還要考慮經(jīng)濟(jì)效益。混凝土結(jié)構(gòu)需要有較長的使用年限，在混凝土服役期間，如果好氧微生物的自修復(fù)技術(shù)能夠成功的應(yīng)用到工程上，這對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)技術(shù)有著重要的意義，因?yàn)檫@不僅可以實(shí)現(xiàn)舊建筑物的自我修復(fù)，又可以實(shí)現(xiàn)新建建筑物的智能修復(fù)，因此好氧微生物的自修復(fù)的應(yīng)用有著廣闊的應(yīng)用前景。

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