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复混凝土研究方面，对矿化微生物耐碱性梯度驯化的研究鲜有报道。
本文通过在室内培养环境中模拟混凝土内部的高碱环境，对巨大、科氏、枯草、巴氏等 ４种芽孢
杆菌进行培养，从中选择耐碱性较好的微生物并对其进行梯度驯化，得到可适应水工混凝土高碱内环
境的增强嗜碱型驯化微生物。开展水工混凝土试样的性能测试和裂缝自修复试验，评价内掺驯化微生
物混凝土试样的力学性能、毛细吸水性、渗透性和裂缝修复效果。本研究可为基于 ＭＩＣＰ技术的微生
物水工混凝土研发和应用提供理论依据和技术支撑。

２ 材料与方法

２．１ 微生物的初选与驯化
２．１．１ 微生物初选 通过开展微生物初选试验，比较几种常见矿化微生物的活性，挑选出高碱耐受性
最优的微生物，便于后续的梯度驯化试验。研究选用巨大芽孢杆菌、科氏芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌以
及巴氏芽孢杆菌作为矿化微生物，不同的微生物培养环境及方式如表 １所示。巴氏芽孢杆菌属兼性厌
氧菌，研究表明其在有氧条件下具备较高的诱导矿化沉积效率 ［４］ ，这里为了探究其在厌氧条件下相较
于巨大、科氏和枯草芽孢杆菌的诱导矿化能力，培养方式采用厌氧培养。

表 １ 培养基材料及培养方式
菌种 培养基配比 培养方式
好氧培养：ｐＨ＝ ７、３０℃、１２０ｒ?ｍｉｎ条 件 下 振 荡 培 养
巨大、科氏、枯草 蛋白胨 １０ｇ?Ｌ，牛肉粉 ３ｇ?Ｌ，ＮａＣｌ５ｇ?Ｌ
３６ｈ
厌氧培养：ｐＨ＝ ７、烛缸法除氧、３０℃、１２０ｒ?ｍｉｎ条件
巴氏 酪蛋白胨 １５ｇ?Ｌ，大豆蛋白胨 ５ｇ?Ｌ，尿素 ２０ｇ?Ｌ
下振荡培养 ３６ｈ

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分别取 １ｍＬ菌液（本文所用菌液浓度每毫升含 １ × １０个细胞）接种到 １００ｍＬ培养基中，加入 ２０ｇ
乳酸钙作为补充钙源，用３ｍｏｌ?Ｌ的ＮａＯＨ溶液将培养基的 ｐＨ值调配至 ７～１２，测定不同碱度条件下矿
化微生物活性和诱导矿化沉积量，如图 １所示。

图 １ 不同碱度条件下矿化微生物活性和诱导矿化沉积量

不同 ｐＨ条件下稳定培养 ４８ｈ菌液的 ＯＤ （指菌液在 ６００ｎｍ波长处的吸光值，用来表征微生物的生
６００
长情况）变化趋势如图 １（ａ）所示。随着环境 ｐＨ值的不断增大，巴氏、枯草、巨大和科氏的 ＯＤ 不断增
６００
加，并在 ｐＨ＝ ８～９达到最大，分别为 １．４５、１．３３、１．２６和 １．１７，表明 ４种矿化微生物均具备嗜碱性，能
够在碱性环境中保持活性。然而，随着 ｐＨ值的进一步增大，４种芽孢杆菌的活性均出现大幅减弱。
当环境 ｐＨ＝ １２时，巴氏、枯草、巨大和科氏芽孢杆菌的 ＯＤ 分别减小至 １．２９、０．７３、１．０２和 ０．８６，
６００
巴氏芽孢杆菌表现出明显高于其他 ３种微生物的活性。
不同 ｐＨ条件下的微生物矿化沉积性能如图 １（ｂ）所示。同样，在弱碱性（ｐＨ＝ ８～９）条件下，巴氏、

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