[01306364]微生物修复混凝土结构裂缝的关键技术研究

主要解决的关键技术与创新点

主要解决的关键技术：（1）阐明了尿素浓度、钙源种类、钙源浓度、尿素加入到菌液的顺序等参数对诱导产生碳酸钙沉淀量的影响，提出提高碳酸钙产量的最优参数。（2）提出了混凝土裂缝内灌注细菌、营养盐生成碳酸钙沉积封堵混凝土裂缝的方法。（3）比较了不同宽度、不同深度、不同裂缝界面形式、不同钙源、裂缝内直接灌注细菌以及裂缝内预填介质再灌菌等不同的处理方式对修复效果的影响，揭示微生物沉积碳酸钙封堵混凝土裂缝的机理。（4）探讨了在土壤灌注营养液激发其原有微生物降低土体渗透性的规律。（5）通过示范工程验证了微生物灌浆防渗堵漏的效果。

创新点：（1）提出提高碳酸钙产量的最优参数。发明了将尿素提前加入菌液，提高碳酸钙早期产量的方法。（2）揭示微生物沉积碳酸钙封堵混凝土裂缝的机理。（3）提出了封堵混凝土墙体水平、竖向裂缝以及混凝土楼板裂缝的方法。（4）阐明了激发土壤原有微生物降低其渗透系数的规律。

技术指标

（1） 获得了提高碳酸钙产量的最优参数: 尿素浓度3mol/L、硝酸钙溶液或氯化钙溶液的浓度分别为2mol/L和3mol/L、在菌液内提前60min加入尿素等。

（2）经微生物灌浆修复后的混凝土裂缝，均能承受0.05MPa以上的水压力，部分构件能承受0.1MPa以上的水压力（大约10m高水头压力）通常5-10m埋深地下室外墙的混凝土裂缝采用此方法修复后，可满足地下水抗渗承压要求。

（3）影响裂缝的关键因素分别为：裂缝内壁粗糙度、裂缝深度、裂缝宽度等。

3. 经济指标对于培养细菌灌浆，需要用到发酵罐、菌种等设备，菌种保存等也需要较高的技术要求，因此限制了该技术适用。而灌注营养液（马铃薯液或生产淀粉废液）激发土壤原有细菌的封堵技术成本低、操作简单，充分利用工业废料，变废为宝。处理费用约150元/m3，与同类技术相比（水泥灌浆等）有明显优势。

4. 经济社会效益微生物封堵技术材料固化前粘性很低，借助负压可渗透到裂缝深处，不仅利用微生物沉积矿物质达到封堵的效果，而且能够自动找到渗漏处的位置进行有效的防渗，达到探查和封堵二合一的效果，这在地下工程等一些复杂的环境中堵漏显得尤为重要。利用微生物诱导沉积生成的方解石等性质稳定，与混凝土材料的结合性好。克服了传统修复材料（聚氨酯等）易老化，与混凝土结合不好的缺点。

修复后的混凝土材料的抗酸、抗碱、抗冻融循环、抗碳化和抗渗性等能力都得到了提高，不会因为材料的老化而失效。

微生物修复技术利用的是微生物的新陈代谢活动，是自然界中的一部分，绿色、无污染。

因此，利用微生物诱导矿物沉积技术与现行修复方法相比有着无可比拟的优越性。

该技术的研发也为地基加固、石质文物的修复等提供了技术支持。