微生物礦化的工程套用基礎

內容簡介

微生物進化的一個重要特點是以其新陳代謝的多樣性而成為地球上無所不在及其無與倫比的巨大生物量，促使科學家不斷重新審視它們在地球中的地位和作用，並認為微生物世界是\"生物學中沉睡的巨人\"，\"巨人\"的甦醒正在給與人類更多的啟發。

本世紀初以來，科學家們從微生物在自然界成岩造丘過程中的作用得到啟發，\"學習自然、模擬自然\"，嘗試將微生物礦化技術套用於傳統建築材料中。

本書重點介紹了微生物技術在膠砂固土、混凝土表面覆膜防護、混凝土裂縫被動修復和自修復，以及重金屬離子鈍化固結中的套用基礎研究。如何將自然界數十億年前已經存在的微生物礦化作用為人類所用，為人類造福，正是本書撰寫的初衷。

序言

前言

第1章緒論1

1.1自然界的微生物礦化現象與機理1

1.1.1生物礦物的分布與特徵1

1.1.2微生物在自然界成岩成礦中的作用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定研究進展6

1.2.1砂土中的微生物水泥膠結機理7

1.2.2微生物水泥穩固砂土套用研究現狀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基於微生物礦化的混凝土表面覆膜防護15

1.3.3基於微生物礦化的混凝土裂縫被動修復18

1.3.4基於微生物礦化的裂縫自修復效果評價表征方法20

1.3.5基於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重金屬污染現狀及傳統治理方法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章基於生物礦化的砂土膠結41

2.1引言41

2.2微生物膠結鬆散砂顆粒機理41

2.2.1鬆散砂粒間的微生物礦化機理41

2.2.2鬆散砂粒間的微生物膠結機理50

2.3微生物膠結砂體微觀結構演化62

2.3.1XCT研究微生物水泥膠結砂體微觀結構演變62

2.3.2微生物水泥膠結砂體微觀結構和性能演變72

2.4不同尺度微生物膠結砂體性能76

2.4.1半米高微生物水泥膠結砂體製備76

2.4.20.5m×0.5m×0.5m尺寸的微生物水泥膠結體製備89

2.5微生物膠結過程的數學模型94

2.5.1模型的建立94

2.5.2邊界條件及參數97

2.5.3數值計算結果及其對比分析98

2.5.4工藝參數及材料參數對微生物水泥膠結效果影響的數值分析103

2.5.5微生物水泥膠結鬆散砂粒材料和工藝參數設計方法107