近日,江苏省教育厅和教育评估院公布了2015年江苏省优秀博士、硕士论文评选结果,共评选出2015年度江苏省优秀博士学位论文101篇,优秀学术型硕士学位论文199篇,优秀专业学位硕士论文97篇。其中我院钱春香教授指导的博士毕业生荣辉的博士论文《微生物水泥的研制及其胶结机理》喜获江苏省优秀博士论文。
硅酸盐水泥是最普遍使用的无机胶凝材料,广泛应用于桥梁、机场、建筑等基础设施工程,但面临着能耗高、污染大、资源缺乏等重大问题。因此,该论文借鉴自然界微生物成岩造丘的原理,创新性地提出新型微生物水泥的研究,并先后获得国家自然科学基金、教育部博士点基金、江苏省普通高校研究生科研创新计划、东南大学优秀博士论文基金和培育对象基金、《科技导报》博士生创新研究资助计划资助。通过研究,取得了如下创新成果:(1)揭示了化学法和微生物矿化形成的方解石活化能和C-O键振动频率、以及石英砂Si-O键振动频率、Si原子电子结合能和化学位移的差异,发现了方解石与砂颗粒之间存在氢键作用,提出了微生物水泥的胶结机理。(2)通过胶结体性能和微观结构演变的剖析,发明了在地基加固和沙土治理中具有应用前景的微生物水泥。(3)建立了考虑微生物浓度分布的微生物水泥胶结砂体强度、渗透系数等性能的预测方法,并通过一维和三维胶结试验得到了验证,分析了流速、注射口数量和位置等工艺参数对胶结性能的影响,为胶结工艺的优化制定提供了技术支撑。
上述研究成果先后发表在《Advanced Engineering Materials》、《Construction and Building Materials》、《Advances in Cement Research》、《Chinese Science Bulletin》、《Science China Technological Sciences》和《硅酸盐学报》等国内外重要学术刊物上,以第一作者身份共计发表文章19篇,其中SCI收录9篇,EI收录8篇,申请国家发明专利8项。
吸附在砂颗粒表面的微生物
荧光显微镜下观察到的微生物
微生物水泥完全取代普通水泥后胶结的砂堆