【摘 要】
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混凝土被广泛应用于现代土木工程领域,但脆性大、抗拉强度低等特性使其在服役过程中极易产生裂缝。基于微生物矿化沉积理论的裂缝自修复技术因具有环境友好性及广泛的应用前景而成为国内外学者的研究热点。为了消除菌粉直接添加时微生物难以长时间存活的弊端,有学者提出了一种包含诸多优势的核壳结构固载方式,然而目前对该种固载方式缺乏系统性的研究。本文通过研究核壳载体自身性能及对比核壳载体使用前后混凝土拌合物性能、力学
【基金项目】
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国家自然科学基金重点项目,51738003,面向绿色建筑和智能制造的结构-功能一体化水泥基复合材料
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混凝土被广泛应用于现代土木工程领域,但脆性大、抗拉强度低等特性使其在服役过程中极易产生裂缝。基于微生物矿化沉积理论的裂缝自修复技术因具有环境友好性及广泛的应用前景而成为国内外学者的研究热点。为了消除菌粉直接添加时微生物难以长时间存活的弊端,有学者提出了一种包含诸多优势的核壳结构固载方式,然而目前对该种固载方式缺乏系统性的研究。本文通过研究核壳载体自身性能及对比核壳载体使用前后混凝土拌合物性能、力学性能、自修复性能及耐久性能的变化,系统性地研究了核壳载体的使用对微生物自修复混凝土各项性能的影响。参照相关标准对修复剂颗粒各项性能进行测试分析。结果表明,除饱和面干吸水率略大于常规骨料,修复剂颗粒的其他物理性能、有害物质均符合标准规定。修复剂颗粒具有良好的耐久性,载体外壳对内部菌粉的保护作用良好。研究了核壳载体对混凝土拌合物性能及力学性能的影响。结果表明,在10kg/m~3～22kg/m~3掺量范围内,核壳载体使混凝土坍落度和扩展度增加,28天抗压强度略微降低。相比于菌粉直接添加,使用核壳载体使拌合物的坍落度和扩展度略微提升,使凝结时间略微缩短,绝热温升提前,使抗压强度、抗折强度、峰值应力略微降低。C35、C45、C55的混凝土分别应选择强度至少为76N、98N、167N的修复剂颗粒。相比于普通混凝土,核壳载体对拌合物性能和力学性能没有明显的削弱作用。研究了核壳载体对混凝土自修复性能的影响。结果表明,在10kg/m~3～22kg/m~3掺量范围内,混凝土自修复效果随固载型微生物修复剂掺量增加而增强,最佳掺量为16kg/m~3。相比于菌粉直接添加,核壳载体可提升菌粉利用率,使混凝土修复深度提升约2mm～3mm,从而提升其抗水渗透性能,对修复产物的形貌及成分没有影响;使混凝土有效开裂修复龄期从7天至少延长至56天;使混凝土对二次开裂裂缝修复后的抗水渗透修复率提升6.8%。研究了核壳载体对混凝土耐久性的影响。结果表明,相比于菌粉直接添加,核壳载体消除了菌粉的引气及早期矿化作用,使混凝土抗渗、抗氯离子渗透、抗碳化及抗冻性能略微降低,早期收缩值增大,后期收缩值减小。相比于普通混凝土,核壳载体对耐久性能没有明显的削弱作用。
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