自愈合混凝土，解决混凝土结构裂缝难题！

细菌混凝土(自愈合混凝土)

1. 在不同温度条件下混凝土结构的收缩

2. 结构沉降

3. 载荷过重

4. 混凝土表面失水导致的收缩

5. 混凝土浇筑时振捣不充分

6. 混凝土成型时覆盖不当

7. 为了混凝土施工便利的高水胶比

8. 钢筋的腐蚀

9. 多种速凝和早强剂的添加导致收缩性能增加

对于建筑裂缝这一常见问题，在裂缝发生前后有许多补救措施。其中一种就是细菌混凝土或自愈合混凝土。混凝土硬化后，能通过细菌反应使裂缝自我愈合或自我填补裂缝的过程被称为自愈合。可以观察到，混凝土结构中宽度为0.05-0.1mm的小裂缝，在反复的干湿循环中完全被填充满。

这种自我愈合的机理是，水颗粒从0.05-0.1mm宽的类似毛细血管的裂缝中渗透，这些水颗粒使未反应或部分反应的水泥发生水化，水泥膨胀，进而填满裂缝。但当裂缝大过以上宽度时，就需要别的修复措施。目前正在研究和开发的一种可行的技术，是基于在混凝土中矿物产生的细菌。裂缝自愈合时起作用的是酸性细菌。这些细菌可以在休眠细胞中，在干燥条件下存活200多年；它们在裂缝愈合过程中起到催化的作用。

用于自愈合混凝土中的不同细菌种类：

巴氏芽孢杆菌(Bacillus pasteurizing)

球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)

大肠杆菌(Escherichia coli)

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)

科氏芽孢杆菌(Bacillus cohnii)

班氏芽孢杆菌(Bacillus balodurans)

嗜碱芽孢杆菌(Bacillus pseudofirmus)

自愈合混凝土是由未发生反应的石灰石和钙基营养素在细菌的帮助下，通过生物反应来修复建筑物上出现的裂缝。一种特殊的芽孢杆菌和钙基营养素（乳酸钙）共同起作用，当制备混凝土时，将它们加入到已拌好的湿混凝土中；这种细菌的休眠期可达约200年。当混凝土出现裂缝时，水就会从裂缝中渗入；这时细菌的孢子发芽，开始吞噬乳酸钙，消耗氧气，可溶的乳酸钙转化成了不溶的石灰石，不溶的石灰石开始变硬，从而自动填充裂纹，无需任何外力。这个过程的另一个好处是，当细菌消耗氧气将钙转化为石灰石时，它有效防止了因裂纹而造成的钢筋腐蚀，提高了钢筋混凝土结构的耐久性。

自愈合后的混凝土裂缝

1. 直接使用法

2. 封装法用于轻质混凝土

采用直接使用法时，细菌孢子和乳酸钙被直接加进拌合好的混凝土中。这种方法细菌和乳酸钙不会改变混凝土的一般性能。当结构明显产生裂缝时，细菌暴露出来，水与这种细菌接触时，它们开始生长，吞噬乳酸钙，并产生石灰石，从而封住裂缝。封装法时，细菌及其吞噬的乳酸钙被放到经处理的粘土颗粒内部，用来制备混凝土；混凝土中的粘土颗粒添加比例大约为6%；当用细菌混凝土制成的结构出现裂缝时，粘土颗粒随即破碎，细菌生长，吞噬乳酸钙，产生石灰石，石灰石变硬，从而封住裂缝。宽度约0.5mm的小裂缝可以采用细菌混凝土处理。在这两种方法中，封装方法更为常用，尽管它比直接应用成本更高。

封装法用于轻质混凝土

当水与混凝土中未水化的钙接触时，细菌就会起到催化剂的作用，促使产生氢氧化钙；氢氧化钙与大气中的二氧化碳发生反应，形成石灰石和水；多余的水分子又使反应继续进行。石灰石硬化后就封住了混凝土中的裂缝。

自愈合混凝土的化学过程

对普通混凝土和自愈合混凝土进行标准试验。

细菌混凝土7天、28天抗压强度试验结果

细菌混凝土7天、28天弯曲强度试验结果

CONTROLS混凝土力学性能测试系统

结果表明：细菌混凝土的抗压强度和抗弯强度均优于普通混凝土。

1. 无需任何外部辅助下自我修复裂纹 

2. 抗压强度和抗弯强度比普通混凝土显著提高

3. 冻融损害减缓

4. 混凝土渗透性降低

5. 由于裂纹的形成，降低钢筋腐蚀性，增强钢筋混凝土耐久性

6. 芽孢细菌对人无伤害，可大量应用

1. 成本比常规混凝土翻倍

2. 细菌在某些气候和介质环境下生长不佳

3. 含有自愈合物质的粘土介质，在混凝土中体积占比近20%。可能成为混凝土剪切带或断层带

4. 这里的细菌混合混凝土设计没有任何IS规范或其他规范

5. 碳酸钙的形成相关研究成本极高