自癒合混凝土，解決混凝土結構裂縫難題！-歐美大地儀器

原標題：自癒合混凝土，解決混凝土結構裂縫難題！-歐美大地儀器

細菌混凝土(自癒合混凝土)

細菌混凝土或稱自癒合混凝土是指在混凝土硬化後，藉助細菌反應作用來修補結構中出現的裂縫。各種的細菌、作用機理及製備的細菌混凝土均有過相關研究，如今，這項應用技術已經把建築標準提高到一個新的高度。

爲了獲得更好、更穩定和更經濟的混凝土建築，人們應用了不同的規程、方法和材料；但由於人爲失誤、錯誤的操作和欠熟練的工人，一棟建築很難維持到它的設計壽命。施工後會出現風化、裂縫、漏水、彎曲等問題。爲了克服這類問題，在施工前後就需要進行一些補救措施。

01 建築常見開裂問題的原因

建築常見的開裂問題原因有很多，一般歸爲以下：

對於建築裂縫這一常見問題，在裂縫發生前後有許多補救措施。其中一種就是細菌混凝土或自癒合混凝土。混凝土硬化後，能通過細菌反應使裂縫自我癒合或自我填補裂縫的過程被稱爲自癒合混凝土。可以觀察到，混凝土結構中寬度爲0.05-0.1mm的小裂縫，在反覆的乾溼循環中完全被填充滿。

02 細菌混凝土(自癒合混凝土)

這種自我癒合的機理是，水顆粒從0.05-0.1mm寬的類似毛細血管的裂縫中滲透，這些水顆粒使未反應或部分反應的水泥發生水化，水泥膨脹，進而填滿裂縫。但當裂縫大過以上寬度時，就需要別的修復措施。目前正在研究和開發的一種可行的技術，是基於在混凝土中礦物產生的細菌。裂縫自癒合時起作用的是酸性細菌。這些細菌可以在休眠細胞中，和在乾燥條件下存活200多年；它們在裂縫癒合過程中起到催化的作用。

混凝土中使用的各種細菌

用於自癒合混凝土中的不同細菌種類：

自癒合混凝土是由未發生反應的石灰石和鈣基營養素在細菌的幫助下，通過生物反應來修復建築物上出現的裂縫。一種特殊的芽孢桿菌和鈣基營養素（乳酸鈣）共同起作用，當製備混凝土時，將它們加入到已拌好的溼混凝土中；這種細菌的休眠期可達約200年。當混凝土出現裂縫時，水就會從裂縫中滲入；這時細菌的孢子發芽，開始吞噬乳酸鈣，消耗氧氣，可溶的乳酸鈣轉化成了不溶的石灰石，不溶的石灰石開始變硬，從而自動填充裂紋，無需任何外力。這個過程的另一個好處是，當細菌消耗氧氣將鈣轉化爲石灰石時，它有效防止了因裂紋而造成的鋼筋腐蝕，提高了鋼筋混凝土結構的耐久性。

自癒合後的混凝土裂縫

03 細菌混凝土的製備

兩種製備方法

採用直接使用法時，細菌孢子和乳酸鈣被直接加進拌合好的混凝土中。這種方法細菌和乳酸鈣不會改變混凝土的一般性能。當結構明顯產生裂縫時，細菌暴露出來，水與這種細菌接觸時，它們開始生長，吞噬乳酸鈣，併產生石灰石，從而封住裂縫。封裝法時，細菌及其吞噬的乳酸鈣被放到經處理的粘土顆粒內部，用來製備混凝土；混凝土中的粘土顆粒添加比例大約爲6%；當用細菌混凝土製成的結構出現裂縫時，粘土顆粒隨即破碎，細菌生長，吞噬乳酸鈣，產生石灰石，石灰石變硬，從而封住裂縫。寬度約0.5mm的小裂縫可以採用細菌混凝土處理。在這兩種方法中，封裝方法更爲常用，儘管它比直接應用成本更高。

封裝法用於輕質混凝土

自癒合混凝土的化學過程

當水與混凝土中未水化的鈣接觸時，細菌就會起到催化劑的作用，促使產生氫氧化鈣；氫氧化鈣與大氣中的二氧化碳發生反應，形成石灰石和水；多餘的水分子又使反應繼續進行。石灰石硬化後就封住了混凝土中的裂縫。

自癒合混凝土的化學過程

04 標準試驗

對普通混凝土和自癒合混凝土進行標準試驗。

混凝土試塊7天和28天的抗壓和抗折強度試驗數據如下：

細菌混凝土7天、28天抗壓強度試驗結果

細菌混凝土7天、28天彎曲強度試驗結果

CONTROLS混凝土力學性能測試系統

結果表明：細菌混凝土的抗壓強度和抗彎強度均優於普通混凝土。

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05 細菌混凝土的優缺點

優點：

缺點：

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