基于微生物矿化沉积技术的再生骨料强化改性研究
微生物修复混凝土技术的研究现状与进展
微生物修复混凝土技术的研究现状与进展本文介绍了微生物修复作用的机理，对国内外研究现状做出总结，并对提出进一步研究的建议，最后对微生物修复技术的应用前景作出分析。
标签：微生物诱导；矿物沉淀；自修复；耐久性1 微生物诱导修复的研究现状微生物诱导碳酸钙沉淀的形成一般由两种方法：（1）一种是厌氧微生物的酶化反应，即厌氧微生物新陈代谢活动能够产生一种尿素酶，通过外界不断的提供营养液（尿素和钙离子），这种催化酶能够将尿素水解为氨和二氧化碳，随着生成物的不断增加，溶液中的pH值会不断的升高，当碳酸根离子遇到钙离子时，就可以引起钙离子以碳酸钙的形式沉积。
同时微生物细胞附近也为下一步碳酸钙的沉积提供成核的地点；（2）另一种是好氧微生物的呼吸作用自我修复，即通过将微生物、营养液、水泥浆等同时搅拌成混凝土结构，在混凝土裂缝没有形成以前，微生物处于休眠状态。
一旦裂缝形成，混凝土结构中进入水和空气后，微生物就会进行有氧呼吸作用，将氧气转化为二氧化碳，二氧化碳与混凝土结构的钙离子结合，最后生成碳酸钙沉积物。
1.1 厌氧微生物诱导沉淀的研究现状（1）诱导沉淀的成分及性能的研究。
Ramakrishnan等通过对厌氧微生物诱导后的产物进行（SEM）电镜扫描和X射线衍射（XRD）分析得出沉积物为方解石。
同时对修复后的试件进行抗酸、抗碱、冻融循环和干缩循环试验，得出的数据显示试件的耐久性得到了显著的加强。
黄琰等将巴斯德芽孢杆菌培养基与无菌培养基的进行对比试验来处理石英砂，通过X-射线衍射分析和扫描电镜分析得出，通过有菌培养液处理后的石英砂表面有方解石晶体生成，同时在方解石晶体表面附着有巴斯德芽孢杆菌。
（2）温度、PH、溶液浓度、缓冲溶液等对微生物诱导沉积物的影响。
Tittelboom K V等通过对混凝土结构抗渗的研究，得出了缓冲溶液硅胶对微生物在混凝土结构中的存活起着关键作用，缓冲溶液硅胶的存在可以使得微生物适应高碱性环境，从而可以有效的提高修复材料的耐久性能。
建筑废弃物中再生粗骨料改性方法简介
建筑废弃物中再生粗骨料改性方法简介建筑废弃物在环境保护和资源再利用方面具有巨大的潜力，其中再生粗骨料是建筑废弃物中的重要组成部分。
再生粗骨料的运用不仅可以减少对自然资源的开采，同时也可以减少建筑废弃物对环境造成的污染。
建筑废弃物中的再生粗骨料通常具有一些特殊的性质，需要经过改性处理才能满足工程应用的要求。
对建筑废弃物中再生粗骨料的改性方法进行研究和探讨，对于促进建筑废弃物的资源化利用和环境保护具有重要意义。
再生粗骨料主要来源于建筑废弃物的破碎处理过程中产生的破碎混凝土和砂浆等材料。
这些再生粗骨料具有颗粒形状复杂、粘结物含量较高、表面吸水性强、容易吸附有机杂质等特点。
再生粗骨料在应用中往往需要进行改性处理，以提高其力学性能、改善其工程性能，并满足具体工程的要求。
再生粗骨料的改性方法主要包括物理改性、化学改性和矿物掺合改性三种方式。
物理改性主要通过改变再生粗骨料的形貌和结构来改善其性能，如表面处理、磨砂等；化学改性主要通过添加化学物质来改善再生粗骨料的性能，如表面活性剂、增塑剂等；矿物掺合改性主要通过加入石灰石粉、矿渣粉等矿物掺合材料来改善再生粗骨料的性能。
下面将分别介绍这三种改性方法的主要内容。
一、物理改性物理改性是指通过改变再生粗骨料的形貌和结构来改善其力学性能和工程性能的方法。
物理改性主要包括表面处理和磨砂等方式。
1. 表面处理表面处理是通过对再生粗骨料表面进行一定的涂覆或处理，以改善其表面性质和界面性能。
表面处理方法包括有机表面活性剂处理、硅烷偶联剂处理等。
有机表面活性剂处理可以改善再生粗骨料的表面吸水性，降低其表面粘结物的含量，提高其界面粘结性能。
硅烷偶联剂处理可以提高再生粗骨料与水泥浆体之间的相容性，增强再生粗骨料与水泥基材料的界面粘结力。
2. 磨砂磨砂是指通过机械研磨再生粗骨料的表面，去除表面粘结物和杂质，改善再生粗骨料的颗粒形貌和表面质量。
磨砂可以有效地降低再生粗骨料的表面吸水性，提高其力学性能和耐久性能。
211226076_废弃混凝土再生骨料表面改性的强化试验
废弃混凝土再生骨料表面改性的强化试验达则晓丽(西昌学院土木与水利工程学院 四川西昌 615000)摘要：为了提高再生骨料的利用率，突破其高吸水率和低强度等特点所存在的局限性，现使用硅酸钠溶液和硅烷溶液两种改性剂，并采用浸渍改性方法，对再生骨表面进行改性处理，并全面地分析和研究了改性剂浓度、处理时间等参数对改性处理后的再生骨料性能所产生的影响程度。
结果表明：通过使用硅酸钠溶液和硅烷溶液两种改性剂，不仅可以确保再生骨料表现出较高的表观密度，还能将其吸水率和压碎指标降到最低。
当硅酸钠溶液和硅烷溶液两种改性剂的浓度分别达到8%、10%时，可以获取最佳改性效果。
同时，粒径为10~31.5 mm的再生骨料所获改性效果远远高于粒径为5~10 mm再生骨料。
关键词：再生骨料 表面改性 硅酸钠 硅烷中图分类号：TU755.1文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)08-0087-04 The Intensive Test of Surface Modification of Waste ConcreteRecycled AggregateDAZE Xiaoli(School of Civil and Hydraulic Engineering, Xichang University, Xichang, Sichuan Province, 615000 China) Abstract:In order to improve the utilization rate of recycled aggregate and break through the limitations of its high water absorption and low strength, now the surface of recycled aggregate is modified by using two modifiers, so‐dium silicate solution and silane solution and the impregnation modification method, and the influence of modifier concentration, treatment time and other parameters on the performance of recycled aggregate after modification is comprehensively analyzed and studied. Results show that the use of two modifiers, sodium silicate solution and si‐lane solution not only can ensure that recycled aggregate exhibits a higher apparent density, but also minimize its water absorption and crushing index, the best modification effect can be obtained when the concentration of two modifiers of sodium silicate solution and silane solution reaches 8% and 10%, respectively, and at the same time, the modification effect of recycled aggregate with a particle size of 10~31.5 mm is much higher than that of recycled aggregate with a particle size of 5~10 mm.Key Words: Recycled aggregate; Surface modification; Sodium silicate; Silane混凝土凭借着其原材料丰富、成本低、良好的可塑性、高强度、耐久性好等优势成为目前建筑的主体材料，但尽管混凝土材料的使用寿命较长，混凝土构筑物和建筑物在经过一段时间的使用后，终将会由于各种原因而必须拆除，从而产生大量废弃混凝土块，一方面，废弃混凝土如不加以利用，会增加环境负担；另一方面，这也是一种资源的浪费，将影响建筑行业的可持续发展。
再生混凝土骨料性能及增强技术的研究的开题报告
再生混凝土骨料性能及增强技术的研究的开题报告一、选题背景：随着我国城市化进程的快速发展，建筑产业的不断发展，建筑垃圾的数量逐年增加，大量的建筑垃圾直接被填埋或者堆放在野外，造成了土地资源的浪费和污染。
再生混凝土的开发和应用，可以有效减少建筑垃圾对环境的污染，在环保和资源利用上具有十分重要的意义。
再生混凝土是指利用建筑垃圾、废旧混凝土等再生骨料进行再生制备的混凝土，具有环保、经济、实用等优点。
在实际应用过程中，再生混凝土的骨料性能和加强技术成为制约其应用的重要因素。
因此，本文将深入分析再生混凝土的骨料性能及增强技术，并探索可行的解决方案。
二、研究内容和目标本文将重点围绕再生混凝土骨料的性能和增强技术进行研究，具体研究内容包括：1.分析再生混凝土中骨料的物理和力学性能，比较其与传统混凝土的异同；2.探究再生混凝土骨料应用中存在的问题和挑战；3.研究增强再生混凝土骨料性能的方法和技术，包括物理、化学、热力学等方面；4.比较不同增强技术的优缺点，寻找适合再生混凝土的增强技术；5.最终形成一套可行的再生混凝土骨料的增强技术方案，以提高再生混凝土的工程性能和经济效益。
三、研究方法本文将采用实验研究和理论分析相结合的方法，探究再生混凝土骨料的物理和力学性能以及增强技术。
具体方法包括：1.对再生混凝土中骨料进行采集和筛析，对骨料进行物理和力学性能测试；2.对不同增强技术进行实验，对比不同技术的性能和优缺点；3.通过数值模拟等方法，对增强技术的作用机制和影响进行理论分析；4.结合实验和理论分析，最终形成可行的再生混凝土骨料增强技术方案。
四、预期成果本文旨在研究再生混凝土骨料的性能和增强技术，并形成可行的方案，以提高再生混凝土的工程性能和经济效益。
预期成果包括：1.对再生混凝土中骨料的物理和力学性能进行研究，比较其与传统混凝土的异同；2.探究再生混凝土骨料应用中存在的问题和挑战；3.对增强再生混凝土骨料性能的方法和技术进行研究；4.比较不同增强技术的优缺点，寻找适合再生混凝土的增强技术；5.形成一套可行的再生混凝土骨料的增强技术方案，以提高再生混凝土的工程性能和经济效益。
再生集料微生物矿化机理及其沥青混合料多尺度力学行为
再生集料微生物矿化机理及其沥青混合料多尺度力学行为好吧，今天咱们聊聊“再生集料微生物矿化机理及其沥青混合料多尺度力学行为”这个话题。
听起来是不是有点儿晦涩？别着急，我保证不会让你听得头大。
先从简单的事儿说起。
你知道那些破碎的旧路面、废弃的建筑材料吗？这些东西，原本看起来就像是“垃圾”，一点用处都没有。
可是，随着科学技术的进步，我们发现，竟然有办法把它们变废为宝，把这些废料再利用，做成高性能的道路建设材料！这就是“再生集料”——一种通过特殊处理，把废弃材料变成有用的集料，重新投入到沥青混合料中。
不过，光有集料可不够。
我们还得让这些材料“活”起来，得让它们有更强的功能，耐用又环保。
于是，微生物的作用就被派上了用场。
这时候，你可能会想，微生物？它们能做什么？微生物可神奇了，它们可以通过“矿化作用”，把废料中的一些不稳定的成分转化成坚硬的矿物质，增强材料的强度和耐久性。
简而言之，就是用自然界的小“帮手”来加强废料的“本事”。
哎，说到这里，你是不是觉得很神奇？这才是真正的“回收再利用”嘛。
咱们得聊聊“矿化机理”这个概念。
矿化，顾名思义，就是通过化学反应形成矿物的过程。
而在这个过程中，微生物就像是厨师，负责把原料（废弃材料）和调料（微生物和养分）结合在一起，烹饪出“美味”的矿物质。
简单来说，微生物在这些再生集料表面形成了钙质、硅质等矿物层，让原本松软的废料变得坚硬而稳定。
这一过程看似不起眼，但却能大大提高这些材料的抗压强度、抗老化性能和耐久性，给沥青混合料的使用寿命加分不少。
再我们得谈谈“多尺度力学行为”了。
可能有些朋友会有点儿懵，别急，我来给你“拆解”一下。
简单来说，沥青混合料在使用过程中，常常会遭遇各种不同的应力和力学环境，比如车辆的碾压、气温的变化、甚至是雨水的侵蚀，这些因素都会对沥青混合料的性能产生影响。
多尺度力学行为，就是指我们要从不同的层次和尺度来研究沥青混合料的表现。
从宏观角度看，咱们要看看整条路面在承受压力时怎么样；从微观角度看，沥青中的颗粒和粘合剂之间的相互作用又是怎样的；再从分子尺度上去了解每一个小小的分子如何发挥作用，保持材料的稳定性。
混凝土中再生骨料的应用及质量控制技术研究
混凝土中再生骨料的应用及质量控制技术研究一、引言混凝土是建筑工程中最常用的建筑材料之一，由于其性能良好、使用寿命长、抗压强度高等特点，被广泛应用于各种建筑工程中。
然而，随着建筑工程规模的不断扩大，混凝土的需求量也在不断增加。
大量的混凝土生产不仅消耗大量的天然资源，而且会产生大量的建筑垃圾，给环境造成严重污染。
因此，回收利用建筑垃圾中的混凝土骨料成为了当前建筑行业迫切需要解决的问题。
二、再生骨料的定义及特点再生骨料是指经过筛分、清洗、破碎等处理后，从建筑垃圾中回收出来的混凝土碎石和砖石等物质。
再生骨料具有以下特点：1.再生骨料是一种可再生资源，可以有效地减少建筑垃圾的数量，有利于环境保护。
2.再生骨料可以替代天然骨料，减少对天然资源的需求，降低生产成本。
3.再生骨料可以提高混凝土的耐久性和抗渗性等性能，提高混凝土的使用寿命。
三、再生骨料的应用随着再生骨料技术的不断发展，其应用范围也在不断扩大。
目前，再生骨料主要应用于以下几个方面：1.路面工程再生骨料可以用于制作路面基层和路面面层，可以有效地降低路面工程的成本，提高路面的使用寿命。
2.水泥混凝土制品再生骨料可以用于制作水泥混凝土制品，如管道、排水沟、路沿石等。
使用再生骨料可以降低生产成本，提高产品的质量。
3.混凝土结构再生骨料可以用于制作混凝土结构，如桥梁、隧道、大型水利工程等。
使用再生骨料可以提高混凝土的抗压强度和耐久性等性能。
4.园林绿化再生骨料可以用于园林绿化工程中，如园路、广场、花坛等。
使用再生骨料可以降低施工成本，提高景观效果。
四、再生骨料的质量控制技术再生骨料的质量是影响其应用效果的关键因素之一，因此，对再生骨料的质量进行有效的控制至关重要。
下面介绍几种常见的再生骨料质量控制技术。
1.筛分技术筛分技术是对再生骨料进行分类的一种常用技术。
通过筛分，可以将再生骨料分为不同粒径的级配，以满足不同应用要求。
2.破碎技术破碎技术是将再生骨料进行破碎的一种技术。
微生物自修复混凝土的制备及性能研究
0引言混凝土是当今世界用量最大、用途最广的基础材料，在我国用量占全球60%以上。
由于混凝土本身抗拉强度低、脆性大，在高温、干燥等严酷施工环境易导致收缩开裂问题，从而影响建筑物的服役寿命。
虽然微观裂缝对结构产生的危害较小，但是一旦开裂有害介质传输速率呈数量级增长，形成宏观裂缝口。
而宏观裂缝不仅会给结构带来隐患，还会降低混凝土的使用寿命和耐久性。
目前常见修补裂缝的方法有填充法、灌浆法、表面处理法法、结构补强法等，这些修补方法都是在裂缝发展到较大时才实施修补，裂缝修补存在滞后性，因此有效、及时、智能的裂缝修复技术的研究越来越受到关注。
微生物自修复混凝土是将微生物体、细菌营养液、休眠芽孢和代谢所需的营养物质用具有相容性的材料包覆，在成型混凝土时将其掺入。
一旦形成微裂缝，载体破裂，芽孢被激活，微生物与空气中的CO 2发生反应生成碳酸钙矿化沉积，从而将裂缝填补；裂缝被修复后，芽孢会进入休眠状态。
与传统裂缝修补技术相比，微生物自修复技术更具有绿色、及时、智能等特点，是混凝土发展的新趋势。
韩瑞凯等[1]使用的微生物为好氧嗜碱混菌，以增强再生骨料固载混菌作微生物载体，有效解决微生物载体力学性能差的问题。
确保混凝土具备良好力学性能同时兼具一定的裂缝自修复能力，并揭示再生骨料矿化增强和混凝土裂缝自修复机理。
杨翰青[2]选用纳米SiO 2改性微生物菌液，结合海藻酸钠、聚乙烯醇制成纳米改性微生物自修复浆液，研究适合自修复浆液的工艺技术，验证了自修复浆液在混凝土中的修复效果。
杨春景[3]选用一种耐碱性且能产生脲酶的微生物———脲解型巴氏芽孢杆菌，研究温度、pH 值和Ca 2+浓度对该微生物生长情况的影响。
随后，以溶液中的各离子浓度和pH 值变化来研究微生物诱导碳酸钙沉积的动态过程，揭示了MICP 的矿化机理。
同时，将此微生物和钙源加入到砂浆试件中，以面积修复率和抗水渗透修复率两个指标来表征裂缝的自修复效果。
目前，微生物的培养条件都较为复杂、操作繁琐、成本高，本文将开发一种操作简单、成本较低、自修复效果较好的微生物自修复混凝土。
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基于微生物矿化沉积技术的再生骨料强化改
性研究
作者：王瑜玲
来源：《科技视界》2019年第13期
【摘 要】再生细骨料的性能缺陷制约了建筑垃圾的再生利用。本文通过对比试验，研究
了不同胶砂比条件下，天然细骨料、再生细骨料及微生物改性再生细骨料所拌制砂浆的工作性
能和力学性能。试验发现，当胶砂比为1：3时，微生物改性再生细骨料所表现出的工作性能
和力学性能综合最佳。
【关键词】微生物;再生骨料;强化改性
中图分类号： TU528 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）13-0162-002
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.13.077
Study on Reinforcement and Modification of Recycled Aggregate Based on Microorganism
Mineralization and Deposition Technology
WANG Yu-ling
（ZheJiang Guangsha College of Applied Construction Technology，Dongyang Zhejiang
322100，China）
【Abstract】The performance defects of recycled fine aggregate restrict the recycling of building
waste.In this paper， the working and mechanical properties of natural fine aggregate，recycled fine
aggregate and microorganism modified fine aggregate are studied under different plastic sand ratios.It
was found that when the ratio of colloidal sand was 1：3，the microorganism modified fine
aggregate showed the best working and mechanical properties.
【Key words】Recycled aggregate;Microbial;Reinforcement and modification
0 引言
当前中国建筑业存在以下几个比较突出的问题：（1）处于建设快速发展期的各级城市，
砂石市场供不应求，砂石料价格持续上涨;（2）我国每年所产生的建筑垃圾约有15亿吨，其
中很大比例为废弃的混凝土，而混凝土因其耐久性高，长时间内无法自行降解;（3）建筑垃圾
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再生处理所得的再生骨料，其性能与天然骨料相比，存在很大的差异，从而限制了再生骨料在
工程结构中的再利用[1-2]。
通过一系列技术手段对再生骨料进行强化改性处理，改善其使用性能，使其满足工程应用
指标[3]，将其循环应用到工程之中，一则可以解决建筑垃圾被随意填埋、堆弃的问题;二则可
以缓解工程建设中砂石料供不应求的现状;三则实现了骨料的再利用。
微生物在代谢过程中会发生矿化，形成具有优异黏结性和固结性的碳酸钙[4]。利用微生
物矿化沉积技术（MICP）对再生骨料进行强化改性，代谢过程中所形成的碳酸钙可以有选择
性地填塞或黏可渗透的有孔介质，实现改善再生骨料的孔隙结构、修复骨料表面微裂缝[5]，
从而改变再生骨料高孔隙率和高吸水率的缺陷，使其使用性能满足工程使用需求。MICP强化
改性再生骨料过程是微生物的自然新陈代谢过程，无需外界提供能源，也不会产生额外的废弃
物。
本试验使用假坚强芽孢杆菌对再生细骨料进行强化改性处理[6]，通过天然细骨料、再生
细骨料、微生物处理再生细骨料三者的砂浆对比试验分析所选菌种对再生细骨料强化改性所起
到的作用。
1 试验
1.1 试验原材料
水泥：海螺牌P﹒O42.5硅酸盐水泥。
天然细骨料：中粗河砂，细度模数为2.4。
再生细骨料：取自金华市中天城建绿色再生资源有限公司出产的再生细骨料。
微生物改性处理后的再生细骨料：本试验选用好氧菌——假坚强芽孢杆菌，即DSM8715
对再生细骨料进行强化改性处理[5]。首先培养菌液，然后在再生细骨料表面喷洒菌液三次，
最后将再生细骨料浸没在菌液中24h。改性后的再生细骨料取出自然干燥备用。三种骨料的性
能指标见表1。
1.2 试验配合比
为了试验的可比性，本次试验固定水胶比为0.5，通过对比不同胶砂比条件下，三种细骨
料制备而成的砂浆的工作、力学性能，来测试再生细骨料经微生物矿化改性处理的作用变化。
砂浆配合比见表2所示。
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2 结果与讨论
2.1 砂浆的工作性
试验结果显示，相同胶砂比条件下，再生细骨料无论是否经过改性处理，其砂浆流动度均
低于天然细骨料，但经微生物矿化处理后的再生细骨料其砂浆流动度均优于未经处理的再生细
骨料。数据分析表明，微生物矿化沉积技术可以改善再生细骨料拌制砂浆的工作性能，提高幅
度为7.1%～18.6%。说明经过微生物矿化沉积处理后的再生细骨料表面粗糙度得到降低，与水
泥形成浆体时摩阻力减小，从而使其流动度增加。另外微生物矿化沉积处理后修复了再生细骨
料表面的微裂纹，降低了需水量，使得水泥浆体有更多的自由水，也为流动度的增加提供了保
障。当水胶比固定时，胶砂比为1：2.5时流动度最佳，其次为1：3，最后为1：4。
2.2 砂浆的力学性能
试验采用尺寸为40×40×160mm的试块，标养至规定龄期。分别测定砂浆试块在3d、7d及
28d龄期时的强度，以天然细骨料砂浆试块的强度为基准，计算各龄期条件下RA及BRA试块
的抗压强度比值，见表3。
从表3可以看出三种细骨料在不同龄期下的强度关系。砂浆强度测试期间，微生物矿物沉
积改性再生细骨料所拌制的砂浆的各龄期强度均高于未改性再生细骨料所拌制砂浆的强度。当
胶砂比为1：3时，微生物矿化沉积改性再生细骨料拌制砂浆的强度在各龄期均趋近于天然细
骨料所拌制砂浆的强度，当28d时，已达到天然细骨料砂浆的98.5%。说明改性再生细骨料在
胶砂比为1：3时比例适宜，呈现出的力学性能最佳。
3 结论
在保持砂浆配合比中水胶比不变的情况下，通过改变砂浆胶砂比的对比试验，研究微生物
矿化沉积改性处理再生细骨料对所拌制砂浆的工作性能及力学性能影响作用，得出以下结论：
1）再生细骨料无论改性与否，由其拌制的砂浆工作性均较NA拌制砂浆差，但BRA拌制
的砂浆其工作性优于RA拌制砂浆，提高幅度达7.1%～18.6%。
2）BRA拌制砂浆的力学性能均优于RA拌制砂浆。尤其当胶砂比为1：3时，BRA拌制
砂浆的强度趋近于NA所拌制的砂漿，高达98.5%。
3）结合砂浆的工作性能和力学性能发现，当水胶比为1：3时，BRA改性再生细骨料所
拌制砂浆性能最佳。
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4）通过对比试验发现，微生物矿化沉积改性再生细骨料对改善再生细骨料所拌制砂浆的
工作性能和力学性能行之有效，但尚需进一步研究由其成型的混凝土性能是否与砂浆结论一
致。
【参考文献】
[1]李云霞，李秋义，赵铁军.再生骨料与再生混凝土的研究进展[J].青岛理工大学学报，
2005（5）：19-22+47.
[2]肖建庄.再生混凝土[M].中国建筑工业出版社，2008.
[3]李秋义，李云霞，朱崇绩.再生混凝土骨料强化技术研究[J].混凝土，2006（1）：74-77.
[4]袁晚露，周世华.M1CP技术对水泥基材料的改性研究[J].混凝土，20l2（3）：88-90.
[5]张晓彤.微生物矿化沉积改性再生骨料及其机理研究[D].青岛：青岛理工大学，2016.
[6]朱亚光，吴春然，吴延凯.微生物矿化沉积改善再生骨料性能的研究进展[J].混凝土，
2018（7）：88-92.