本站小編為你精心準備了微生物水泥凈漿微觀結構性能探討參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《混凝土雜志》2015年第十一期

微生物誘導碳酸鹽沉積(MICP)是微生物在有易形成礦物沉淀的陽離子存在的條件下，通過新陳代謝過程，發生礦化作用，形成碳酸鹽沉淀。MICP在自然界中有多種形成途徑:硫酸鹽還原菌的反硫化過程、氨基酸代謝、還原硝酸鹽、有機酸脫羧反應以及尿素水解等。其中，尿素水解易于控制，生成碳酸鹽沉淀的效率最高［1－2］。研究表明，MICP技術可應用于改善水泥基材料的亞微觀結構，提高其物理力學性能。然而目前的研究主要集中在單一Ca2+存在條件下微生物誘導碳酸鈣沉積，鮮有關于其他陽離子的報道。因此本試驗選取了一種易形成礦物沉淀的典型陽離子———Mg2+，采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、壓汞測孔法(MIP)等亞微觀測試手段，研究了鎂鹽對微生物水泥凈漿微觀結構性能的影響。

1試驗過程

1．1微生物與培養基試驗采用高尿素酶活性、無致病性的球形芽孢桿菌。液體培養基成分:12gL蛋白胨、3．6gL牛肉膏、6gLNaCl。將球形芽孢桿菌置于經120℃高壓滅菌的液體培養基中(pH值7．3)，在30℃搖床上，以200rpm的速率振蕩培養36h，獲得原種菌液(pH值8．5)，菌液濃度108個細胞L。

1．2負載微生物為保護微生物免受水泥基材料高堿環境的影響，采用硅藻土(DE)負載菌液［7］，負載比為1g硅藻土∶5mL原種菌液。將混合物置于30℃搖床上，以100rpm的速率振蕩1h，得到硅藻土負載菌液。

1．3水泥凈漿試件的制備與微觀測試分析采用42．5普通硅酸鹽水泥(OPC)，制備水泥凈漿試件(40mm×40mm×40mm)，配合比如表1所示。試件標準養護1d后拆模，浸泡于營養液中28d，浸泡條件及營養液成分如表2所示。然后取出試件，刮取礦物粉末，采用X射線衍射方法(XRD)，進行成分分析。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)及壓汞儀(MIP)，測試水泥凈漿試件的微觀形貌、元素組成和孔結構特征。

2試驗結果及分析

2．1XRD分析圖1所示為礦化產物粉末的XRD分析圖譜。由圖可見，當營養液中無鎂鹽時，方解石衍射峰較強，球霰石衍射峰較弱;當營養液中含0．5gL的鎂鹽時，具有明顯的方解石衍射峰和菱鎂礦衍射峰。這表明當營養液中無鎂鹽時，微生物礦化產物以方解石為主，并含少量球霰石;而鎂鹽的摻入使礦化沉淀中除方解石型碳酸鈣外，還形成額外的菱鎂礦型碳酸鎂，從而促進了水泥凈漿中微生物的礦化作用。

2．2SEM與EDS分析圖2、3所示為水泥凈漿試件的SEM、EDS分析圖。由圖可見，當營養液中無鎂鹽時，微觀結構中存在大量顆粒狀、團簇狀礦物覆蓋于水泥石基面;EDS分析確定了CaCO3的存在。當營養液中額外摻入0．5gL鎂鹽時，微觀結構中出現大量針棒狀礦物覆蓋于水泥石基面，EDS分析確定了CaCO3和MgCO3的存在。結合XRD分析結果，可以看出當無機鹽為鈣鹽時，微生物礦化產物以方解石型碳酸鈣為主，并含少量球霰石，這些碳酸鈣沉淀依附于孔隙、裂縫內壁，并沿水泥石基面定向排列生長，使得微結構更加致密。適量鎂鹽的摻入使礦化沉淀中除方解石型碳酸鈣外，還形成額外的菱鎂礦型碳酸鎂，從而促進了微生物的礦化作用。

2．3MIP分析水泥凈漿的孔結構分析結果，如圖4所示。與營養液中無鎂鹽相比，0．5gL鎂鹽的摻入降低了試件的總壓汞體積，即汞壓入試件的孔隙率下降。對比2組試件的dVdlog(d)圖可見，種類a的曲線峰出現于d＞1000nm和50nm＜d＜100nm;種類b的曲線峰出現于d≤10nm和50nm＜d＜100nm。這表明在營養液中摻入適量的鎂鹽，會促進微生物的礦化作用，修復水泥凈漿中的孔隙缺陷，降低孔隙率，增加微細孔隙比率，改善材料的孔結構。

3結論

(1)當營養液僅含鈣鹽時，微生物礦化產物以方解石為主，并含少量球霰石;礦物呈顆粒狀、團簇狀，覆蓋于水泥石基面。適量鎂鹽的摻入使礦化沉淀中除方解石型碳酸鈣外，還形成額外的菱鎂礦型碳酸鎂，促進了微生物的礦化作用;這些針棒狀礦物沉淀依附于孔隙、裂縫內壁，并沿水泥石基面定向排列生長，使得微結構更加致密。(2)營養液中摻入適量的鎂鹽，會促進微生物的礦化作用，修復水泥凈漿中的孔隙缺陷，降低孔隙率，增加微細孔隙比率，改善材料的孔結構。

作者：袁曉露 胡為民 劉冬梅 單位：三峽大學 土木與建筑學院 化學與生物學院 地質災害教育部重點實驗室