论文发表 | 论文范文 | 公文范文
最新公告:目前,本站已经取得了出版物经营许可证 、音像制品许可证,协助杂志社进行初步审稿、征稿工作。咨询:400-675-1600
您现在的位置: 新晨范文网 >> 建筑杂志 >> 建筑工程杂志 >> 混凝土杂志 >> 正文

微生物水泥净浆微观结构性能探讨

定制服务

定制原创材料,由写作老师24小时内创作完成,仅供客户你一人参考学习,无后顾之忧。

发表论文

根据客户的需要,将论文发表在指定类别的期刊,只收50%定金,确定发表通过后再付余款。

加入会员

申请成为本站会员,可以享受经理回访等更17项优惠服务,更可以固定你喜欢的写作老师。

《混凝土杂志》2015年第十一期

微生物诱导碳酸盐沉积(MICP)是微生物在有易形成矿物沉淀的阳离子存在的条件下,通过新陈代谢过程,发生矿化作用,形成碳酸盐沉淀。MICP在自然界中有多种形成途径:硫酸盐还原菌的反硫化过程、氨基酸代谢、还原硝酸盐、有机酸脱羧反应以及尿素水解等。其中,尿素水解易于控制,生成碳酸盐沉淀的效率最高[1-2]。研究表明,MICP技术可应用于改善水泥基材料的亚微观结构,提高其物理力学性能。然而目前的研究主要集中在单一Ca2+存在条件下微生物诱导碳酸钙沉积,鲜有关于其他阳离子的报道。因此本试验选取了一种易形成矿物沉淀的典型阳离子———Mg2+,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、压汞测孔法(MIP)等亚微观测试手段,研究了镁盐对微生物水泥净浆微观结构性能的影响。

1试验过程

1.1微生物与培养基试验采用高尿素酶活性、无致病性的球形芽孢杆菌。液体培养基成分:12gL蛋白胨、3.6gL牛肉膏、6gLNaCl。将球形芽孢杆菌置于经120℃高压灭菌的液体培养基中(pH值7.3),在30℃摇床上,以200rpm的速率振荡培养36h,获得原种菌液(pH值8.5),菌液浓度108个细胞L。

1.2负载微生物为保护微生物免受水泥基材料高碱环境的影响,采用硅藻土(DE)负载菌液[7],负载比为1g硅藻土∶5mL原种菌液。将混合物置于30℃摇床上,以100rpm的速率振荡1h,得到硅藻土负载菌液。

1.3水泥净浆试件的制备与微观测试分析采用42.5普通硅酸盐水泥(OPC),制备水泥净浆试件(40mm×40mm×40mm),配合比如表1所示。试件标准养护1d后拆模,浸泡于营养液中28d,浸泡条件及营养液成分如表2所示。然后取出试件,刮取矿物粉末,采用X射线衍射方法(XRD),进行成分分析。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及压汞仪(MIP),测试水泥净浆试件的微观形貌、元素组成和孔结构特征。

2试验结果及分析

2.1XRD分析图1所示为矿化产物粉末的XRD分析图谱。由图可见,当营养液中无镁盐时,方解石衍射峰较强,球霰石衍射峰较弱;当营养液中含0.5gL的镁盐时,具有明显的方解石衍射峰和菱镁矿衍射峰。这表明当营养液中无镁盐时,微生物矿化产物以方解石为主,并含少量球霰石;而镁盐的掺入使矿化沉淀中除方解石型碳酸钙外,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。

2.2SEM与EDS分析图2、3所示为水泥净浆试件的SEM、EDS分析图。由图可见,当营养液中无镁盐时,微观结构中存在大量颗粒状、团簇状矿物覆盖于水泥石基面;EDS分析确定了CaCO3的存在。当营养液中额外掺入0.5gL镁盐时,微观结构中出现大量针棒状矿物覆盖于水泥石基面,EDS分析确定了CaCO3和MgCO3的存在。结合XRD分析结果,可以看出当无机盐为钙盐时,微生物矿化产物以方解石型碳酸钙为主,并含少量球霰石,这些碳酸钙沉淀依附于孔隙、裂缝内壁,并沿水泥石基面定向排列生长,使得微结构更加致密。适量镁盐的掺入使矿化沉淀中除方解石型碳酸钙外,还形成额外的菱镁矿型碳酸镁,从而促进了微生物的矿化作用。

2.3MIP分析水泥净浆的孔结构分析结果,如图4所示。与营养液中无镁盐相比,0.5gL镁盐的掺入降低了试件的总压汞体积,即汞压入试件的孔隙率下降。对比2组试件的dVdlog(d)图可见,种类a的曲线峰出现于d>1000nm和50nm<d<100nm;种类b的曲线峰出现于d≤10nm和50nm<d<100nm。这表明在营养液中掺入适量的镁盐,会促进微生物的矿化作用,修复水泥净浆中的孔隙缺陷,降低孔隙率,增加微细孔隙比率,改善材料的孔结构。

3结论

(1)当营养液仅含钙盐时,微生物矿化产物以方解石为主,并含少量球霰石;矿物呈颗粒状、团簇状,覆盖于水泥石基面。适量镁盐的掺入使矿化沉淀中除方解石型碳酸钙外,还形成额外的菱镁矿型碳酸镁,促进了微生物的矿化作用;这些针棒状矿物沉淀依附于孔隙、裂缝内壁,并沿水泥石基面定向排列生长,使得微结构更加致密。(2)营养液中掺入适量的镁盐,会促进微生物的矿化作用,修复水泥净浆中的孔隙缺陷,降低孔隙率,增加微细孔隙比率,改善材料的孔结构。

作者:袁晓露 胡为民 刘冬梅 单位:三峡大学 土木与建筑学院 化学与生物学院 地质灾害教育部重点实验室

混凝土杂志责任编辑:杨雪    阅读:人次
建筑杂志相关文章
    没有相关文章