微生物水泥基材料特征.pdfVIP

2012 年 第 57 卷 第 9 期：770 ~ 775 《中国科学》杂志社 论 文 SCIENCE CHINA PRESS 微生物水泥基材料特征 ①② ①②* 荣辉 , 钱春香 ① 东南大学材料科学与工程学院, 南京 211189; ② 江苏省土木工程材料重点实验室, 南京 211189 * 联系人, E-mail: cxqian@ 2011-08-01 收稿, 2011-09-19 接受 国家自然科学基金、教育部博士点基金(20090092110029)、江苏省普通高校研究生科研创新计划(CXZZ_0145)和东南大学优秀 博士论文基金(YBJJ1127)资助 摘要 在节能减排大环境下, 研发了新一代水泥——微生物水泥. 微生物水泥是利用微生物诱 关键词 导形成的方解石作为胶结物质以连接松散颗粒成为整体并获得一定的力学性能. 证实了微生 微生物水泥 物水泥胶结松散颗粒的可行性, 并详细阐述了其胶结机理. 同时成功制备出微生物水泥砂柱, 胶结机理 并利用扫描电子显微镜(SEM)和压汞仪(MIP)分析了微生物水泥砂柱微观形貌和孔结构. 结果 微观结构 方解石 表明: (1)在20 天龄期下, 利用微生物水泥胶结成的砂柱抗压强度可达12 MPa; (2) 微生物水泥 砂柱内部微观结构与微生物诱导形成的方解石数量有关. 为降低普通硅酸盐水泥能耗, 减少CO2 排放, 科 1 微生物水泥胶结机理 研工作者正努力寻求新的胶结材料. 近年来, 由嗜碱 微生物, 底物溶液和可溶性钙盐构成的微生物水泥 微生物水泥的胶结过程首先是底物溶液在产脲 [20~22] 得到了广泛关注. 这是因为与传统胶结材料相比, 微 酶的微生物作用下按照以下反应发生分解 : 微生物 2  生物水泥由于广泛存在于自然界中, 而被认为是真 底物溶液B+3H O CO (1) 2 3 正的绿色环保胶结材料. 微生物水泥胶结松散颗粒 由于底物分解而导致周围环境的pH 增加, 同时 的本质原因是底物溶液在微生物作用下, 同时在外 在外界Ca2+存在条件下, 发生如下反应[3,22,23]: 界 Ca2+存在下, 诱导形成的方解石沉积在松散颗粒 Ca2 HCO  OH CaCO H O (2) 3 3 2 周围和颗粒-颗粒之间, 从而起到连接松散颗粒的作 Ca2 2HCO  CaC