混凝土是一种被全世界广泛应用的建筑材料,而混凝土最大的缺点就是表面及内部易产生微裂缝,裂缝的出现大大降低了建筑的使用年限。自然界中的一些矿化微生物具有沉积碳酸钙的能力,可以修复混凝土中的裂缝,近年来受到了越来越多研究者的广泛关注。受混凝土中恶劣环境的影响,微生物须以芽孢形式埋入;微胶囊是近年来新兴的一门技术,将芽孢包裹在胶囊中能够起到对芽孢的保护作用。因此,如何提高芽孢的萌发率及对微胶囊性质的研究是很有必要的。混凝土内部是碱性环境,本课题先对本实验室筛选出来的耐碱性芽孢杆菌(Bacillus alkalisediminis H4)的萌发因素进行研究;然后分别对以乙基纤维素和以环氧树脂为壁材的微胶囊进行研究。对H4生长特性研究发现:H4具有沉积碳酸钙的矿化能力,生长繁殖较快,在30℃,p H为9.5-11条件下生长状况良好。在研究H4生理特性的基础上,运用光吸收法对H4芽孢萌发影响因素进行研究,结果表明:最适H4芽孢萌发缓冲液为CAPS;最适萌发剂为肌苷,其浓度为10mmol/L;最适无机盐为Na Cl,其浓度为200 mmol/L;p H为10.0时,芽孢萌发率达到最大,为83.64%;芽孢的萌发既需要营养物,也需要氧气,氧气在芽孢萌发的不同阶段发挥的作用不同。制备了以乙基纤维素为壁材的生物微胶囊(EC),并将微胶囊放入混凝土中。对试块进行研究发现:使用楔形模具能使混凝土试块劈裂,试块破裂时经过微胶囊层,且能使微胶囊破裂;试块的裂缝宽度为42μm,含有DSM8715芽孢的微胶囊放入混凝土试块中,在培养液中养护30天后,裂缝消失;对裂缝中的填充物环扫发现,形态如方解石,EDS能谱结果表明是碳酸钙。吸水性测试结果表明,在混凝土试块中加入一定量的微胶囊可以有效降低混凝土的吸水率,提高抗渗性。制备了以环氧树脂为壁材的新型防水生物微胶囊,同时对EP生物微胶囊的性能进行表征,结果为:微胶囊平均粒径大小约为510~540μm;微胶囊的粒径分布结果表明,80%的样品粒径分布分别为:MCC+未包衣为321.7~472.2μm;MCC+包衣为362.7~474.2μm;MCC+芽孢+未包衣为121.8~716.9μm;MCC+芽孢+包衣为459.7~716.9μm。微胶囊热稳定结果表明:环氧树脂微胶囊中既含有MCC固体微粒部分又含有固化的环氧树脂部分,芯壁比约为5:1。微胶囊防水性实验表明微胶囊壁材的防水性能良好。微胶囊在裂缝出现时能够破裂;含有DSM8715芽孢的微胶囊放入混凝土试块中,在培养液中养护30天后,裂缝消失;对裂缝中的填充物环扫发现,形态如方解石,EDS能谱测试、XRD物相分析结果证实了裂缝中的填充物是碳酸钙。