Page 77 - 2024年第55卷第6期

宽度控制在 ０．０５～０．６ｍｍ之间。使用 ＳＭＺ８００光学显微镜对初始裂纹宽度进行标记和测量，并将裂缝
按宽度区间划分。随后，将试样浸入 ２５±５℃的水中进行修复养护，并定期进行显微镜观察，将宽度
区间范围内多个裂缝的愈合率平均，得到不同裂缝宽度的平均愈合率，以量化的自愈合过程。裂缝的
愈合率由下式计算：
ｄ－ ｄ ｔ
０
φ ＝ × １００ ％ （８）
ｄ
ｔ
式中：φ为裂缝愈合率；ｄ 为初始裂缝宽度；ｄ为修复 ｔ后的裂缝宽度。
０ ｔ
除了表观自愈效果，修复养护过程中的渗透系数也作为裂缝自愈性的重要评价参数之一，测试装
置如图 ５（ｃ）所示。试样高度 Ｌ为 ０．５ｍ，水头 Δ ｈ为 ０．３ｍ，测量时间 ｔ内集水烧杯收集的水量体积 Ｖ。
渗透系数可表示为：
ｖ
ｋ ＝ （９）
ｓ × ｔ
式中：ｋ为渗透系数；ｖ为等效渗水体积，ｖ＝ （Ｌ? Δ ｈ） × Ｖ，这里 ｖ取 １．６７Ｖ；ｓ为试样的上表面积。

图 ５ 裂缝预制和测量试验装置

２．９ 微观结构与成分表征 预裂试样修复 ２８ｄ后，收集裂缝愈合断面的混凝土样本，并在 ６０℃下干
燥 ２４ｈ。在进行微观测试之前，需要用溅射涂层机（ＥｍｉｔｅｃｈＫ５７５）对试样进行镀金，以确保良好的导
电性。扫描电子显微镜（ ＳＥＭ）分析使用的是 ＪＳＭ－ ７５００Ｆ冷场发射扫描电子显微镜（０．１～３０ｋＶ）和能量
色散 Ｘ射线光谱仪（ＥＤＳ）。定性 Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）分析使用 ＢＲＵＫＥＲＤ８ＡｄｖａｎｃｅＸ射线衍射仪进行。
测试样品在样品架上定位并压实，分析在 １０°～９０°的 ２ θ 角范围内进行，步长为 ０．０２°，电压和电流设
置分别为 ４０ｋＶ和 ３０ｍＡ。通过以上方法分析矿化产物和自愈填充物的微观结构。

３ 试验结果与分析

３．１ 微生物活性测试 为了实际工程应用中修复效率的提升，微生物可在低碱性环境中繁殖，以便短
时间内达到所需的微生物浓度。因此，将驯化后的微生物在低碱性环境（ ｐＨ＝ ８）中连续培养了 １、３和
５代（ＧＤ － ｇ１、ｇ３和 ｇ５），并在不同的碱性条件下进行诱导矿化试验，以评估梯度驯化在增强微生物耐
碱性方面的长期有效性。
将 １ｍＬ微生物培养液加入 １００ｍＬ无菌培养基中，使用 ３ｍｏｌ?Ｌ的 ＮａＯＨ溶液将 ｐＨ值调至 ７～１２，
同时保持水浴温度为 ３０℃。将 ＵＤ、ＧＤ － ｇ１、ＧＤ － ｇ３和 ＧＤ － ｇ５微生物样本接种到 ｐＨ＝ １２的高碱性环
境中，微生物培养液的 ＯＤ 随时间变化情况如图 ６（ａ）所示。与未驯化微生物相比，驯化微生物的
６００
ＯＤ 值较高，表明梯度驯化对高碱性环境中微生物活性的提升产生积极作用。
６００
未驯化微生物和驯化微生物在不同碱度条件下诱导碳酸钙矿化沉积量的比较如图 ６（ｂ）所示。在
低碱性环境（ｐＨ＝ ７～９）中，驯化微生物和未驯化微生物的矿化沉积量差异不大，这表明在有利条件
下，未驯化微生物也能相对高效地诱导碳酸钙沉积 ［１８］ 。然而，随着环境 ｐＨ值的增加，未驯化微生物
的矿化沉积量从 １９．６３ｍｇ?ｍＬ（ｐＨ＝ ７）急剧下降到 ８．３１ｍｇ?ｍＬ（ｐＨ＝ １２），这是由于高碱性环境改变了
细胞膜的通透性，影响了微生物的活性和基础代谢 ［１２］ 。相比之下，虽然驯化微生物的矿化沉积量在高

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