编号：JCHY00839

篇名：颗粒与纤维载体对微生物矿化水泥材料性能的影响机制

作者： 张亚伟1；郑明明1；吴祖锐1；梅子广2；蒲雨佳1；廖承熠1

关键词： 水泥基材料; 颗粒载体; 纤维载体; 微生物诱导碳酸钙沉淀; 离散元模拟; 循环加载;

机构： 1.成都理工大学环境与土木工程学院2.中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司

摘要： 为比较颗粒载体与纤维载体及其邻域CaCO3分布对微生物诱导碳酸钙沉淀水泥基材料性能的影响，采用PFC2D建立水泥石二维等效模型，在统一数值框架下分析载体参数和CaCO3生成条件对抗压强度、抗折强度、相对渗流指标、裂隙空间分布及循环后残余抗压强度的影响。颗粒载体粒径为178～250 μm、加量为8%时，抗压强度达到35.94 MPa，较基准水泥石提高5.67%，同时对应较低的相对渗流指标。纤维长度为4 mm、加量为6%时，抗压强度达到38.52 MPa，提高13.26%；纤维长度为6 mm、加量为8%时，抗折强度达到5.21 MPa，提高43.92%。CaCO3生成量为60%时，颗粒载体体系和纤维载体体系中高裂隙比单元数量分别由27个和23个降至13个和9个，裂隙局部集中程度随之降低。经历100次循环加载后，纤维载体体系和纤维载体-CaCO3体系的残余抗压强度较基准水泥石分别提高18.3%和28.9%。颗粒载体主要作用于载体邻域的局部孔隙填充和胶结，纤维载体条件下CaCO3以离散颗粒形式沿纤维邻域延伸分布，并与纤维桥联共同作用于裂隙附近的传力与裂隙扩展过程。两类载体对应不同的CaCO3分布和裂隙控制方式，可为微生物载体参数选择及复合载体体系设计提供依据。