新型微生物水泥

目錄
序言
前言
第1章 建筑材料中的微生物礦化基礎(chǔ) 1
1.1 自然界的微生物礦化 1
1.2 建筑材料中的微生物礦化研究史 2
1.2.1 砂土中的微生物礦化 2
1.2.2 水泥基材料中的微生物礦化 3
1.2.3 鋼渣膠凝材料中的微生物礦化 4
1.3 幾種典型建筑材料中的微生物礦化條件 4
1.3.1 建筑材料中微生物礦化的理化環(huán)境參數(shù) 4
1.3.2 三種典型建筑材料礦化環(huán)境的模擬 8
1.4 膠質(zhì)芽孢桿菌在建筑材料中的生長與馴化 8
1.4.1 芽孢的萌發(fā) 8
1.4.2 膠質(zhì)芽孢桿菌生長特性 9
1.4.3 碳源、氮源對微生物生長的作用 10
1.4.4 無機鹽對微生物生長的作用 11
1.4.5 生長因子對微生物生長的作用 12
1.4.6 微生物的生長與消亡 13
1.4.7 耐低溫膠質(zhì)芽孢桿菌特性 14
1.5 碳酸鹽礦化菌的生長與馴化 16
1.5.1 碳酸鹽礦化菌的生長特性 16
1.5.2 碳酸鹽礦化菌的培育優(yōu)化 19
1.5.3 碳酸鹽礦化菌在高堿環(huán)境中的馴化 25
1.5.4 Cd2+對碳酸鹽礦化菌生長的影響 29
1.6 嗜堿碳酸鹽礦化菌的生長與選育 29
1.6.1 嗜堿芽孢桿菌的選擇 29
1.6.2 嗜堿芽孢桿菌的培育 30
1.6.3 氧氣的作用 31
1.6.4 嗜堿芽孢桿菌的耐堿馴化 32
1.6.5 嗜堿芽孢桿菌的芽孢轉(zhuǎn)化與耐堿性 34
1.7 磷酸鹽礦化菌的生長特性 35
1.7.1 磷酸鹽礦化菌生物學(xué)特性 35
1.7.2 菌液pH隨培養(yǎng)時間的變化規(guī)律 36
1.7.3 環(huán)境條件對細(xì)菌生長的影響 37
1.7.4 重金屬離子對細(xì)菌生長的影響 37
1.7.5 底物種類對細(xì)菌生長的影響 38
1.8 酶促離子形成與礦化機理 38
1.8.1 微生物酶 38
1.8.2 膠質(zhì)芽孢桿菌酶活性 39
1.8.3 碳酸鹽礦化菌產(chǎn)脲酶機制與酶活性測定 41
1.8.4 磷酸鹽礦化菌酶活性 46
1.8.5 酶促離子形成與酶反應(yīng)動力學(xué) 54
1.8.6 細(xì)菌體成核和加速結(jié)晶作用及其驗證 65
1.8.7 碳酸鈣的微生物誘導(dǎo)礦化機理 71
參考文獻(xiàn) 72
第2章 生物碳酸鹽水泥 74
2.1 微生物對生物碳酸鈣特性的影響 74
2.1.1 微生物對礦化率的影響 74
2.1.2 生物礦物特性 75
2.2 陽離子對生物碳酸鈣的影響 86
2.2.1 Ca2+濃度的影響 86
2.2.2 Ca2+/Mg2+值的影響 97
2.3 陰離子對生物碳酸鈣的影響 107
2.3.1 陰離子種類的影響 107
2.3.2 pH的影響 117
2.4 生物碳酸鈣尺寸、形貌與膠結(jié)力的關(guān)系 129
2.4.1 分解溫度和黏附力與形貌的關(guān)系 129
2.4.2 分解溫度和黏附力與晶粒尺寸的關(guān)系 129
2.4.3 分解溫度和黏附力與顆粒尺寸的關(guān)系 129
2.5 膠結(jié)性能與機理 131
2.5.1 生物碳酸鈣與玻璃板的界面膠結(jié)力 131
2.5.2 不同尺度膠結(jié)砂體性能 137
2.5.3 微生物碳酸鹽水泥膠結(jié)機理 141
參考文獻(xiàn) 143
第3章 生物磷酸鹽水泥 144
3.1 生物磷酸鹽礦物特性 144
3.1.1 生物磷酸鎂 144
3.1.2 生物磷酸鐵 148
3.1.3 生物磷酸鋇 151
3.1.4 生物磷酸鈣/羥基磷灰石 158
3.2 生物磷酸鋇水泥的預(yù)沉淀拌和工藝 160
3.2.1 原材料與實驗方法 160
3.2.2 預(yù)沉淀拌和與灌漿工藝效果對比 162
3.2.3 靜置時間對生物磷酸鹽成分和形貌的影響 162
3.2.4 靜置時間和摻量對膠結(jié)砂柱性能的影響 164
3.3 生物磷酸鋇預(yù)沉淀干粉拌和膠結(jié)工藝 169
3.4 生物磷酸鹽膠凝材料界面性能與膠結(jié)特征 171
3.4.1 磷酸鹽膠凝材料-載玻片界面結(jié)合力實驗設(shè)計 171
3.4.2 界面性能的表征方法 171
3.4.3 超聲振蕩實驗結(jié)果分析 171
3.4.4 不同條件對界面礦化沉積的影響 173
3.4.5 劃痕實驗結(jié)果分析 176
3.4.6 生物膠結(jié)砂柱宏觀性能分析 177
3.4.7 生物膠結(jié)砂柱微觀形貌分析 180
3.4.8 膠結(jié)砂柱的成分 183
3.4.9 膠結(jié)砂柱中Si—O的FTIR光譜偏移 184
3.4.10 膠結(jié)砂柱中石英砂Si(2p)電子結(jié)合能變化 185
3.4.11 膠結(jié)砂柱的熱性質(zhì) 186
3.4.12 膠結(jié)砂柱的微結(jié)構(gòu) 186
參考文獻(xiàn) 187
第4章 微生物復(fù)合水泥 189
4.1 氨和尿素含量測量方法 189
4.1.1 氨含量測量方法 189
4.1.2 尿素含量測量方法 190
4.2 微生物復(fù)合水泥膠砂過程中氨的形態(tài)和固氨效果 191
4.2.1 未分解尿素含量與理論產(chǎn)氨量 191
4.2.2 排放到砂體外空氣中的氨氣 191
4.2.3 留在砂柱中和灌漿過程流出液中的銨根離子 192
4.2.4 砂柱中鳥糞石結(jié)合的銨根離子 192
4.2.5 砂柱和流出液中水合氨 192
4.2.6 固氨率 193
4.2.7 復(fù)合水泥與生物碳酸鈣水泥膠砂過程氨排放對比 193
4.3 微生物復(fù)合水泥膠砂工藝 193
4.3.1 預(yù)沉淀拌和工藝 193
4.3.2 灌漿工藝 195
4.3.3 預(yù)沉淀拌和工藝與灌漿工藝比較 198
4.3.4 最佳固氨率下的膠結(jié)性能 199
4.4 微生物復(fù)合水泥膠結(jié)特征 200
4.4.1 復(fù)合水泥-載玻片界面結(jié)合力 200
4.4.2 砂柱的界面結(jié)構(gòu) 201
4.4.3 不同環(huán)境下石英砂的Si(2p)電子結(jié)合能 202
4.4.4 砂柱的熱性質(zhì) 202
4.4.5 砂柱的微結(jié)構(gòu) 203
參考文獻(xiàn) 204
第5章 微生物水泥應(yīng)用 205
5.1 微生物水泥鈍化土壤重金屬 205
5.1.1 礦山尾礦治理實例 205
5.1.2 農(nóng)用土壤治理 207
5.2 微生物水泥膠結(jié)砂土性能與微觀結(jié)構(gòu) 210
5.2.1 膠結(jié)土壤性能表征方法 210
5.2.2 膠結(jié)土壤微觀結(jié)構(gòu)表征方法 213
5.2.3 膠結(jié)工藝的影響 214
5.2.4 土壤pH 和環(huán)境溫度的影響 216
5.2.5 土壤類型的影響 219
5.2.6 性能和微觀結(jié)構(gòu)的深度演變 222
5.3 微生物水泥揚塵治理應(yīng)用實例 227
5.3.1 微生物水泥抑制砂土揚塵 227
5.3.2 微生物水泥抑制建筑工地粉土揚塵 235
5.3.3 微生物水泥抑制建筑工地黏土揚塵 239
5.3.4 微生物水泥抑制不同類型土壤揚塵的效果比較 244
5.3.5 微生物水泥抑制揚塵技術(shù)經(jīng)濟性和生態(tài)性分析 245
參考文獻(xiàn) 246
第6章 微生物-鋼渣膠凝材料基本原理 247
6.1 鋼渣及其作為膠凝材料使用的問題 247
6.1.1 鋼渣的化學(xué)成分 247
6.1.2 鋼渣的物相組成 248
6.1.3 游離氧化鈣和氧化鎂含量 249
6.1.4 鋼渣作為膠凝材料使用的主要問題 249
6.2 微生物與鋼渣安定性不良組分的碳化轉(zhuǎn)化 250
6.2.1 游離氧化鈣、游離氧化鎂碳化反應(yīng)熱力學(xué)分析 250
6.2.2 游離氧化鈣、游離氧化鎂碳化反應(yīng)動力學(xué)分析 251
6.2.3 微生物對游離氧化鈣、游離氧化鎂碳化反應(yīng)的影響 254
6.2.4 微生物-鋼渣膠凝材料的體積穩(wěn)定性 257
6.3 微生物與鋼渣中硅酸鈣礦物的利用 259
6.3.1 鋼渣中硅酸鈣礦物的碳化反應(yīng) 259
6.3.2 微生物對硅酸鹽礦物碳化反應(yīng)的影響 263
6.3.3 復(fù)合微生物礦化鋼渣制品強度 266
參考文獻(xiàn) 267
第7章 微生物-鋼渣膠凝材料制品性能與應(yīng)用 268
7.1 微生物-鋼渣膠凝材料微觀結(jié)構(gòu) 268
7.1.1 微生物-鋼渣膠凝材料固相分析 268
7.1.2 漿體孔隙結(jié)構(gòu) 272
7.2 微生物-鋼渣膠凝材料制品性能 274
7.2.1 制品配合比 274
7.2.2 養(yǎng)護制度對鋼渣制品性能的影響 275
7.2.3 鋼渣制品微觀結(jié)構(gòu) 278
7.2.4 鋼渣制品體積穩(wěn)定性 279
7.3 微生物-鋼渣膠凝材料產(chǎn)品及工程應(yīng)用 282
7.3.1 產(chǎn)品生產(chǎn) 282
7.3.2 產(chǎn)品應(yīng)用 283
參考文獻(xiàn) 285