微生物礦化的工程應用基礎

序言
前言
第1章緒論1
1.1自然界的微生物礦化現(xiàn)象與機理1
1.1.1生物礦物的分布與特征1
1.1.2微生物在自然界成巖成礦中的作用2
1.1.3微生物在自然界中的礦化形成機制4
1.2微生物水泥與砂土穩(wěn)定研究進展6
1.2.1砂土中的微生物水泥膠結(jié)機理7
1.2.2微生物水泥穩(wěn)固砂土應用研究現(xiàn)狀9
1.3混凝土中微生物礦化技術研究進展13
1.3.1微生物誘導礦化修復防護混凝土表面缺陷及裂縫機理14
1.3.2基于微生物礦化的混凝土表面覆膜防護15
1.3.3基于微生物礦化的混凝土裂縫被動修復18
1.3.4基于微生物礦化的裂縫自修復效果評價表征方法20
1.3.5基于微生物礦化的混凝土裂縫自修復22
1.4重金屬離子原位生物礦化研究進展24
1.4.1重金屬污染現(xiàn)狀及傳統(tǒng)治理方法24
1.4.2重金屬離子原位生物礦化技術研究進展27
參考文獻29
第2章基于生物礦化的砂土膠結(jié)41
2.1引言41
2.2微生物膠結(jié)松散砂顆粒機理41
2.2.1松散砂粒間的微生物礦化機理41
2.2.2松散砂粒間的微生物膠結(jié)機理50
2.3微生物膠結(jié)砂體微觀結(jié)構演化62
2.3.1XCT研究微生物水泥膠結(jié)砂體微觀結(jié)構演變62
2.3.2微生物水泥膠結(jié)砂體微觀結(jié)構和性能演變72
2.4不同尺度微生物膠結(jié)砂體性能76
2.4.1半米高微生物水泥膠結(jié)砂體制備76
2.4.20.5m×0.5m×0.5m尺寸的微生物水泥膠結(jié)體制備89
2.5微生物膠結(jié)過程的數(shù)學模型94
2.5.1模型的建立94
2.5.2邊界條件及參數(shù)97
2.5.3數(shù)值計算結(jié)果及其對比分析98
2.5.4工藝參數(shù)及材料參數(shù)對微生物水泥膠結(jié)效果影響的數(shù)值分析103
2.5.5微生物水泥膠結(jié)松散砂粒材料和工藝參數(shù)設計方法107
2.6微生物膠結(jié)其他顆粒110
2.6.1微生物膠結(jié)土110
2.6.2微生物膠結(jié)尾砂112
參考文獻114
第3章基于生物礦化的混凝土表面缺陷與裂縫被動修復117
3.1引言117
3.2礦化微生物酶活性與沉積過程調(diào)控118
3.2.1碳酸鹽礦化菌產(chǎn)脲酶機制與酶活測定118
3.2.2礦化微生物的產(chǎn)酶工藝條件與控制122
3.2.3礦化微生物沉積碳酸鈣結(jié)晶動力學研究126
3.2.4礦化微生物沉積碳酸鈣的晶型與形貌調(diào)控130
3.2.5礦化微生物沉積碳酸鈣速率調(diào)控145
3.3混凝土表面缺陷的生物礦化被動修復148
3.3.1混凝土表面缺陷修復用防護層的性能要求149
3.3.2菌液浸泡礦化修復混凝土表面缺陷150
3.3.3菌液噴涂礦化修復混凝土表面缺陷153
3.3.4海藻酸鈉固載微生物涂刷礦化修復混凝土表面缺陷160
3.3.5瓊脂固載微生物涂刷礦化修復混凝土表面缺陷164
3.4混凝土裂縫的生物礦化被動修復176
3.4.1表面涂抹閉合式修復混凝土微裂縫176
3.4.2固載微生物灌漿修復混凝土裂縫179
3.4.3微生物膠結(jié)基材修復混凝土裂縫184
參考文獻190
第4章基于生物礦化的混凝土自修復193
4.1引言193
4.2自修復機理194
4.2.1基于脲酶水解尿素誘導的自修復機理194
4.2.2基于內(nèi)部碳酸根來源的自修復機理195
4.2.3基于外部碳酸根來源的自修復機理201
4.3裂縫自修復效果及表征207
4.3.1微生物誘導礦化自修復混凝土裂縫概述207
4.3.2混凝土裂縫制作方法209
4.3.3滲透系數(shù)和面積自修復率表征方法評價212
4.3.4裂縫寬度自修復率表征方法216
4.3.5CT表征裂縫自修復效果218
4.3.6實際工程中的微生物自修復裂縫表征方法220
4.4不同條件下裂縫自修復221
4.4.1不同條件下裂縫自修復概述221
4.4.2自修復劑組分配比及用量221
4.4.3不同養(yǎng)護條件下自修復效果225
4.4.4不同溫度下自修復效果227
4.4.5不同鹽度下自修復效果228
4.4.6不同pH環(huán)境下自修復效果229
4.4.7不同供氧條件下自修復效果230
4.4.8不同開裂齡期下自修復效果231
4.4.9不同裂縫寬度下自修復效果233
參考文獻237
第5章基于生物礦化的重金屬離子鈍化239
5.1引言239
5.2重金屬離子對微生物生長的影響239
5.2.1重金屬離子對碳酸鹽礦化菌生長的影響239
5.2.2重金屬離子對磷酸鹽礦化菌生長的影響240
5.3重金屬離子礦化過程中的酶催化241
5.3.1重金屬離子礦化過程中脲酶的催化241
5.3.2重金屬離子礦化過程中磷酸酶的催化246
5.4重金屬礦化物特性及其形成255
5.4.1碳酸鹽礦化物特性及其形成255
5.4.2磷酸鹽礦化物的特性及其形成267
5.5微生物鈍化劑的制備與施用方法271
5.5.1碳酸鹽微生物鈍化劑的制備與施用方法271
5.5.2磷酸鹽微生物鈍化劑的施用方法277
5.6微生物鈍化劑的實地應用280
5.6.1礦山開采尾礦治理實例280
5.6.2農(nóng)用田土壤治理實例282
5.6.3水體修復實例289
參考文獻291
彩圖