神奇的微生物水泥和微生物智能混凝土

綠色建材技術(shù)研究所 · 2016-06-14 15:32 留言

  微生物自地球歷史早期便廣泛的存在于地球表面環(huán)境,廣泛的參與自然界的成巖成礦過程?!皩W(xué)習(xí)自然、模擬自然”,如何將自然界數(shù)十億年前已經(jīng)存在的微生物礦化作用為人類所用,為人類造福,東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院錢春香教授團(tuán)隊(duì)自2004年開始潛心研究這一前沿課題,歷經(jīng)十余年成功研制出神奇的微生物水泥和微生物智能混凝土。

  早在粘土、火山灰、石灰這些膠凝材料發(fā)明之前,甚至在人類未出現(xiàn)之前,地球上就已經(jīng)擁有了具有生命調(diào)控機(jī)制的生物膠凝材料,微生物通過自身的新陳代謝礦化形成有序排列、結(jié)構(gòu)優(yōu)異、并具有膠凝特性的天然礦物材料,參與了自然界的成巖造丘過程。錢春香教授團(tuán)隊(duì)將這類微生物從自然界分離出來,通過人為調(diào)控,將其在自然界漫長(zhǎng)的膠結(jié)過程縮短在幾天內(nèi)完成,制備出了環(huán)境友好的新型低碳微生物水泥,包括碳酸鹽微生物水泥、磷酸鹽微生物水泥兩大類,主要用于地基加固、邊坡防護(hù)、揚(yáng)塵治理、重金屬離子鈍化以及建筑預(yù)制品制備等,這些神奇的微生物可以膠結(jié)砂粒,可以固結(jié)揚(yáng)塵,可以制備磚塊,還可以在土壤中牢牢的“抓住”重金屬離子,阻止它們通過植物的根、莖、葉進(jìn)入人類的食物鏈中,如圖1~圖4所示。

  

  神奇的微生物介入混凝土,會(huì)給冰冷的混凝土賦予新的功能,錢春香教授團(tuán)隊(duì)秉持這個(gè)方向,取得了很多可喜的突破,實(shí)現(xiàn)了混凝土裂縫自修復(fù)、抗泛堿、防止玻璃纖維腐蝕等智能化發(fā)展?;炷敛牧弦坏╅_裂,其耐久性迅速衰減,科學(xué)家們一直期待混凝土能像我們的皮膚一樣自感知、自愈合。錢春香教授團(tuán)隊(duì)利用微生物生命活動(dòng)的激發(fā)機(jī)制,將具有礦化能力并具有嗜堿特性的微生物預(yù)先埋入混凝土中,使其休眠;一旦混凝土開裂后,O2、CO2、水分等介質(zhì)可實(shí)現(xiàn)有效傳輸,激發(fā)微生物復(fù)蘇,在原位形成礦化產(chǎn)物,從而閉合裂縫,真正實(shí)現(xiàn)了混凝土對(duì)于開裂的自感知和自修復(fù)。此外,利用微生物還可以顯著提升墻板的抗泛堿能力,保護(hù)混凝土中的玻璃纖維不受腐蝕,如圖5~圖7所示。

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