- 选题背景和意义
据不完全统计，2018年我国商品混凝土总产量为25.47亿立方米，较2017年同比增长9.26%。而2019年国内混凝土产量依然呈现上升趋势，预计全国产量将突破24亿立方，同比增长约3.46%，创历史新高。
随着全国混凝土用量的增多，混凝土开裂作为土木工程结构性能退化的重要表现形式已经成为亟待解决的问题之一。混凝土在服役过程中不可避免地产生0.1mm以下裂缝，而任由微裂缝发展，将会引发有害介质侵蚀、钢筋锈蚀、承载能力降低等一系列耐久性问题， 造成系统性的安全隐患[1]。近年来，为了应对和解决混凝土开裂问题，节省裂缝修补费用的同时，减小因后期维护对结构造成的影响，混凝土损伤的自修复及裂缝自愈合性能研究受到了越来越多学者的关注[2]。在这一背景下，环境友好型的微生物混凝土自愈合技术变得愈加有吸引力，成为裂缝自修复研究领域最前沿的课题之一。
混凝土的微生物自愈合过程绿色、环保，不仅能主动对混凝土中出现的裂缝进行填充修复，达到维护混凝土结构的目的，且能一定程度上恢复甚至改善混凝土的物理力学性能[3]。其主要工作原理是将细菌营养体或休眠芽孢及其所需的代谢营养物质直接掺入或者用具有相容性的材料包覆起来，再均匀地掺到混凝土中。当微裂缝形成时，载体随之破裂，休眠芽孢被激活，微生物开始矿化沉积。当裂缝被修复时，芽孢会再次进入休眠状态[4]。
目前，微生物自修复混凝土的相关研究众多，但大多面对工程应用，侧重宏观性能与特征，缺乏对于矿化机理特别是矿化过程中生物调控作用的基础研究。本课题将选取几种常用典型的矿化微生物，通过对微生物结构特性的比较分析，研究微生物在生物碳酸钙成核时的作用机理，为微生物自修复混凝土提供理论支持，对后续的基础研究具有指导意义。
- 课题关键问题及难点
1. 课题关键点
微生物生理学研究；矿化过程分子机理研究；矿化过程成核动力学研究；
- 微生物生理学研究
选取三种微生物自修复混凝土常用典型菌种，并对菌种的形貌结构特征、生长繁殖特点等进行研究。
- 矿化过程分子机理研究
研究微生物生物质各组分的表面质子位点数，研究有机质与离子结合的相互作用，并依据实验结果对碳酸钙晶体成核中微生物的分子水平作用作出解释与分析。
- 矿化过程成核动力学研究
依据实验数据，从经典成核理论或非经典成核理论出发，对水泥基理化条件下微生物诱导矿化结晶的成核动力学进行研究
