(重慶交通大學(xué)　重慶　400000)

前言

隨著基礎(chǔ)設(shè)施使用年限的增加，橋梁、和公路這些基礎(chǔ)設(shè)施會出現(xiàn)各種各樣的問題。而其根本原因在于修建這些設(shè)施所用的最廣泛建筑材料混凝土的先天缺陷，限制了這些基礎(chǔ)設(shè)施的使用年限。特別是在、地下車庫等等這類地下設(shè)施中，混凝土的裂縫往往還伴隨著滲水。如若置之不理，長期的滲水，不僅會對混凝土里的鋼筋產(chǎn)生銹蝕，還會侵蝕混凝土材料的強(qiáng)度，使地下結(jié)構(gòu)物處于一種十分危險(xiǎn)的受力情況當(dāng)中，威脅到使用者的人身財(cái)產(chǎn)安全。

一、注漿加固

對于二襯及地下結(jié)構(gòu)滲漏水的情況，能采取的措施通常有以下三個(gè)方向：(1)拆除滲漏水段的構(gòu)筑物，對其進(jìn)行重新澆筑，但是這種方法通常面臨的情況是重新澆筑構(gòu)筑物耗資巨大，且從新構(gòu)筑物澆筑后無法保證是否還會繼續(xù)漏水；(2)在滲漏水的裂縫口，涂刷防水材料，封堵住裂縫，阻止水的滲漏，不過涂刷防水材料，只能對裂縫的表面進(jìn)行封堵，無法對已經(jīng)產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行修復(fù)加固處理；(3)采取注漿加固的方法，將注漿材料通過注漿機(jī)，以一定壓力注入裂縫，注漿材料凝固后便能形成堵水加固的效果。注漿加固以其經(jīng)濟(jì)性和堵水加固的良好效果，得到了廣泛的應(yīng)用。

二、注漿材料的發(fā)展

注漿材料的發(fā)展經(jīng)歷幾代變化，從一開始的以粘土為主的注漿材料，到水泥發(fā)明后以水泥為主的注漿材料，再到工程師們發(fā)現(xiàn)普通建筑水泥無法注入微小裂縫，進(jìn)而發(fā)明了以化學(xué)漿液為主的注漿材料?；瘜W(xué)漿液因其優(yōu)異的可注性、可控制凝固時(shí)間，高分子化學(xué)注漿材料得到了的不斷發(fā)展，然而到日本福岡采用丙烯酰胺類注漿材料進(jìn)行加固堵漏時(shí)引起中毒事件后，各國開始嚴(yán)禁生產(chǎn)有毒的化學(xué)注漿材料，自此化學(xué)注漿材料的發(fā)展受到嚴(yán)重影響。然后從70年代以超細(xì)水泥為主的注漿材料的發(fā)展，到現(xiàn)在的以各類有機(jī)材料為主的注漿材料，如環(huán)氧樹脂、聚氨酯等，注漿材料總是時(shí)代的變化而變化。從注漿材料的發(fā)展史可以發(fā)現(xiàn)，注漿材料從一開始的只能注漿到現(xiàn)在不僅能實(shí)現(xiàn)堵水還能加固結(jié)構(gòu)，要求環(huán)保對人體無害等等，對注漿材料的功能性要求加強(qiáng)了。

三、微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀機(jī)理

微生物沉積碳酸鈣修復(fù)混凝土的技術(shù)是最經(jīng)幾年研究大熱的課題，本文正是對比探討該技術(shù)的特點(diǎn)，以期探究利用該技術(shù)即將微生物及其營養(yǎng)液作為注漿材料，用以修復(fù)二襯裂縫。

從生物化學(xué)角度上來說，微生物誘導(dǎo)生成碳酸鈣的機(jī)理是其在新陳代謝過程中產(chǎn)生了脲酶，脲酶高效的催化尿素水解，使得環(huán)境液中的ph值升高，提供了沉淀所需的碳酸根離子，同時(shí)營養(yǎng)液中提供相應(yīng)的鈣離子，脲酶的存在使得碳酸鈣沉淀的速度得以加快，達(dá)到工程上可以利用的程度。

在脲酶的催化作用下環(huán)境液內(nèi)的尿素迅速分解為氨和氨基甲酸，氨基甲酸分解為氨和碳酸，氨與碳酸作用產(chǎn)生銨根、碳酸根、氫氧根離子，由于微生物細(xì)胞壁帶有負(fù)電荷會使得大量的鈣離子聚集在細(xì)胞壁，碳酸根離子便與鈣離子在微生物細(xì)胞壁上發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈣。整個(gè)過程的反應(yīng)如可用下式表示：

四、分析比較

注漿材料要求漿液的粘度低、流動性好，能進(jìn)入細(xì)小空隙。從注漿漿液的可注性這點(diǎn)上來說，以微生物菌液及其營養(yǎng)液為注漿材料具有非常好的可注性。注漿用的菌種通常為巴氏芽孢桿菌，其直徑約為0.5-1.5微米，整體粒徑較細(xì)且均勻，可以注入微小的裂縫。營養(yǎng)液為氯化鈣和尿素的混合溶液，只要是發(fā)生滲漏水的地方，營養(yǎng)液都能進(jìn)入。也就是說，當(dāng)裂縫不止一條時(shí)，即使沒有發(fā)現(xiàn)裂縫，以微生物及其營養(yǎng)液為注漿材料也可以通過其優(yōu)良的可注性到達(dá)病害部位，對滲漏水的地方封堵加固。

碳酸鈣作為生物注漿的主要產(chǎn)物，沉積的碳酸鈣形成的方解石與混凝土材料的結(jié)合性較好，碳酸鈣與混凝土主要成分類似，其物理性質(zhì)相近，對于各種荷載發(fā)生的應(yīng)力應(yīng)變相近，修復(fù)后與混凝土的變形一致，裂縫不容易再次開裂。

相比于有機(jī)注漿材料，如環(huán)氧樹脂，聚氨酯等，以微生物及其營養(yǎng)液作為注漿材料有明顯耐久性優(yōu)勢。有機(jī)材料在一開始注漿堵水效果很好，像環(huán)氧樹脂類的還能提供相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，但是一旦時(shí)間久了以后，有機(jī)材料容易被生物分解，不僅損失不能有效地封堵加固，還給再次的注漿加固工作造成了阻礙。反觀微生物誘導(dǎo)沉淀的碳酸鈣，經(jīng)過多次注漿加固后，能夠形成較高的強(qiáng)度，在耐久性上，沉積的碳酸鈣，非常致密，不僅有其獨(dú)特的無機(jī)物耐久性，而且微生物處理后的混凝土表面形成的碳酸鈣膜，可以降低混凝土的率，降低混凝土的碳化速度。

從原料來源方面來說，現(xiàn)在微生物菌體，一般只能通過實(shí)驗(yàn)室制得，尚沒有工業(yè)化的生產(chǎn)，所以比較昂貴。但是已經(jīng)有幾個(gè)團(tuán)隊(duì)利用微生物修復(fù)混凝土裂縫技術(shù)，修復(fù)地下工程設(shè)施。發(fā)現(xiàn)利用微生物修復(fù)混凝土修復(fù)的效果非常好，不僅對混凝土結(jié)構(gòu)有效地封堵加固，而且十分環(huán)保。但是目前沒有人將微生物修復(fù)裂縫技術(shù)應(yīng)用于二襯裂縫中。

五、結(jié)論

綜上所述，以微生物菌液及其營養(yǎng)液為注漿材料，是符合注漿材料的特性的。該漿液在可注性上具有低粘度、流動性好，能夠進(jìn)入微小裂縫；施工方面，該注漿材料的氣味在于尿素本身及脲酶分解尿素后產(chǎn)生的氨氣等氣味；環(huán)境保護(hù)上來說，微生物菌體是廣泛存在于自然界中的，對人體、對地層、對混凝土結(jié)構(gòu)都是無害無腐蝕作用的；從加固效果上來說，微生物誘導(dǎo)沉積的碳酸鈣最終形成的方解石，與混凝土材料本身性質(zhì)相近，具有較高的抗壓抗折強(qiáng)度，能有效地封堵加固裂縫，在自身具有良好耐久性的同時(shí)，提高注漿加固處混凝土的耐久性。