《微生物改性再生骨料混凝土》征求意见稿

T/CNGMAXXXX—20261微生物改性再生骨料混凝土本文件规定了微生物改性再生骨料混凝土的原材料、制备工艺、混凝土配合比设计、施工与养护、性能要求、试验方法、检验规则、运输与储存、施工应用与质量保证等内容。本文件适用于采用微生物改性再生骨料制备的，用于一般工业与民用建筑、市政工程等非极端特殊环境下的混凝土构件的生产、质量控制与工程应用。本文件不适用于耐热、耐酸、防辐射等特种环境下使用的混凝土。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB175通用硅酸盐水泥GB/T1596-2017用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB5085.3危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别GB/T8076-2025混凝土外加剂GB/T14684-2022建设用砂GB/T14685-2022建设用卵石、碎石GB/T18046-2017用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉GB/T25176-2010混凝土和砂浆用再生细骨料GB/T25177-2010混凝土用再生粗骨料GB/T50080-2016普通混凝土拌合物性能试验方法标准GB/T50081-2019混凝土物理力学性能试验方法标准GB/T50082-2024混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准GB/T50107-2019混凝土强度检验评定标准JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程JGJ63-2006混凝土用水标准HJ557-2010固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1微生物改性再生骨料microbiallymodifiedrecycledaggregate经特定微生物及其代谢活动处理，表面及内部孔隙中沉积了碳酸钙等矿化产物，从而改善了物理力学性能的再生骨料。3.2诱导碳酸钙沉淀microbiallyinducedcalciumcarbonateprecipitation(MICP)利用微生物代谢活动（如尿素水解）改变微环境，促使钙离子与碳酸根离子结合生成碳酸钙沉淀的过程。3.3关键养护期criticalcuringperiod本标准特指混凝土浇筑后，为保障微生物矿化作用有效进行而需严格控制温湿度的养护阶段。4原材料要求T/CNGMAXXXX—202624.1微生物菌株与菌液4.1.1菌株种类与安全性应采用适用于MICP的特定微生物菌株（如巴氏芽孢八叠球菌Sporosarcinapasteurii等）。菌株必须通过具备资质的第三方检测机构鉴定，证明不产毒、无致病性，生物安全等级为1级，并应随货提供生物安全性证明文件。4.1.2菌液活性使用前，菌液的活菌浓度应符合表1的规定。表1菌液最低活菌浓度要求4.1.3菌液的制备与储存菌液的培养、制备与储存条件应符合菌株供应商提供的技术规范。成品菌液应在2℃~8℃、避光条件下密封运输与储存，并明确标注生产日期、有效期（通常不超过30天）及活菌浓度。4.2再生骨料4.2.1来源与预处理再生骨料应由建筑废弃物经破碎、筛分等工艺制备而成。进行微生物改性处理前，应进行预处理：a)清洗：去除附着泥土、粉屑等杂质；b)干燥：干燥至含水率低于2%；c)筛分：筛分至满足目标级配要求。4.2.2性能要求预处理后，再生骨料的性能应满足以下要求：a)再生粗骨料：性能应符合GB/T25177-2010中II类及以上等级的要求；b)再生细骨料：性能应符合GB/T25176-2010中II类及以上等级的要求。4.3胶凝材料4.3.1水泥应符合GB175的规定。4.3.2矿物掺合料（如粉煤灰、矿渣粉）应分别符合GB/T1596-2017和GB/T18046-2017的规定。4.4外加剂4.4.1外加剂（减水剂、引气剂等）的性能应符合GB/T8076-2025的规定。4.4.2所选外加剂应与微生物菌株及菌液具有兼容性，不得显著抑制菌株活性。使用前应进行兼容性验证试验。4.5拌合用水拌合用水应符合JGJ63-2006的规定。4.6其他材料4.6.1反应底物用于MICP过程的尿素、钙盐（如氯化钙、醋酸钙）等反应底物，其纯度应为化学纯及以上。4.6.2天然骨料若配合比中掺用天然骨料，其性能应分别符合GB/T14685-2022和GB/T14684-2022的要求。T/CNGMAXXXX—202634.7安全与环保通用要求4.7.1所有原材料不得对混凝土最终产品的生物安全性和环境安全性构成风险。4.7.2应对每批次进场的微生物菌液、微生物改性再生骨料进行必要的文件查验，包括但不限于：菌株安全证明、改性骨料性能检测报告。5制备工艺5.1总则微生物改性再生骨料混凝土的制备应包含两大核心工艺阶段：再生骨料的微生物改性处理与改性后骨料的混凝土制备。工艺流程应符合图1的规定，各环节应制定并执行详细的作业指导书。图1混凝土制备工艺流程5.2再生骨料预处理5.2.1预处理应按本标准4.2.1的要求进行。5.2.2预处理后应记录并存档以下关键参数：清洗水用量与水质、干燥温度与时间、筛分后骨料的级配曲线。5.3微生物改性处理5.3.1菌液活化：将储存的菌液按特定比例接种于新鲜无菌营养液中，在适宜温度（如30±2℃)下振荡培养至对数生长期后期，确保活菌浓度达标。5.3.2改性反应：可采用浸泡法、喷淋法或搅拌反应法，方法如下：a)浸泡法：将预处理后的再生骨料完全浸没于菌液与反应底物（如尿素与钙源）的混合液中。反应液浓度、反应温度（25℃~35℃)、反应时间（24h-72h）及固液比应根据目标改性效果通过试验确定。当以氯化钙为钙源时，反应液宜采用钙离子浓度0.5mol/L～1.0mol/L，尿素浓度1.0mol/L～2.0mol/L，固液比1:2～1:4，反应时间宜为48h～72h；b)喷淋/搅拌法：适用于连续或半连续生产线；应控制喷淋/搅拌频率、菌液与反应底物供给速率，确保骨料表面充分接触反应液。5.3.3后处理：改性反应结束后，沥干或分离骨料，用清水短暂漂洗去除表面残留反应物，然后于低温(≤40℃)下干燥或自然风干至含水率低于1%。5.4改性效果判定指标改性后的再生骨料应符合以下要求：a)吸水率降低率：相对于未改性的同源再生骨料，其24h吸水率降低率应≥15%；b)压碎指标：改性再生粗骨料的压碎指标应优于GB/T25177中同类别未改性骨料的要求，或降低幅度≥8%；c)表观密度：应有一定程度的增加，具体指标由供需双方协商确定；T/CNGMAXXXX—20264d)微观形貌：可通过扫描电子显微镜（SEM）观察骨料表面形貌，作为改性效果的辅助验证手段。5.5混凝土的拌制5.5.1拌合设备应采用强制式搅拌机。5.5.2投料与搅拌顺序宜采用以下顺序，总搅拌时间应比采用普通骨料的同级配混凝土延长30s～60s：a)投入微生物改性再生骨料、天然骨料及约1/2的拌合水，搅拌3s；b)投入全部胶凝材料、外加剂及剩余拌合水，继续搅拌至均匀。5.5.3拌合温度控制混凝土出机温度宜控制在10℃~30℃。应避免骨料温度过高40℃)或使用温度过高的拌合水，以防残留微生物活性被破坏。6混凝土配合比设计6.1一般规定微生物改性再生骨料混凝土的配合比设计，除应符合JGJ55-2011的规定外，尚应综合考虑微生物改性再生骨料吸水率降低、表面形貌改善等特性，通过系统试验确定。6.2配合比设计参数6.2.1水胶比为充分发挥微生物改性骨料的致密化效应并保证混凝土耐久性，最大水胶比不宜超过0.45。对于有较高耐久性要求的工程，水胶比宜进一步降低。6.2.2骨料取代率微生物改性再生骨料的取代率应根据工程结构部位、设计强度等级及耐久性要求确定，并符合以下规定：——用于一般承重结构时，改性再生粗骨料的体积取代率不宜超过50%，改性再生细骨料的体积取代率不宜超过30%；——用于非承重结构、垫层、路面基层等部位时，取代率可经专项试验验证后适当提高；——对于重要结构或设计有特殊要求的构件，其取代率必须通过专门的试验研究确定。6.2.3用水量由于微生物改性再生骨料吸水率低于未改性骨料，其混凝土的计算用水量应基于试验重新确定。以未改性再生骨料混凝土的基准配合比为基础，在保持胶凝材料用量和外加剂掺量不变的条件下，通过试配调整用水量，直至达到目标工作性。6.3配合比试配、调整与确定配合比应经试配、调整后确定。试配时，除检测混凝土拌合物的工作性和混凝土的力学性能（28d抗压强度）外，必须检测与设计要求相关的耐久性指标（如抗渗、抗冻等）。确定的配合比在生产和应用中未经技术论证不得随意变更。7施工与养护7.1一般要求微生物改性再生骨料混凝土的运输、浇筑、振捣及养护，除应符合GB50204等国家现行有关混凝土施工规范的规定外，尚应满足本章的特殊要求。T/CNGMAXXXX—202657.2运输7.2.1混凝土的运输应符合普通预拌混凝土的相关规定，并应防止离析、漏浆。7.2.2应合理规划运输路线，控制运输时间，确保混凝土在初凝前浇筑完毕。在浇筑前，搅拌运输车罐体应保持低速转动。7.3浇筑与振捣7.3.1浇筑前，应检查模板、支架、钢筋和预埋件的状态，并清除杂物。7.3.2混凝土浇筑应连续进行，并采取措施防止离析；分层浇筑时，应在下层混凝土初凝前完成上层混凝土的浇筑。7.3.3宜采用机械振捣，确保混凝土密实。应避免过振，以防粗骨料下沉、砂浆上浮。7.4养护养护是保证微生物改性再生骨料混凝土性能，特别是其长期耐久性和潜在自修复能力发展的关键工序，应严格执行。7.4.1养护起始时间混凝土终凝后应立即进行养护。7.4.2关键养护期要求关键养护期应符合以下要求:——期限：浇筑完毕后，前14天为关键养护期；——湿度：混凝土表面应保持持续湿润，相对湿度应不低于90%。推荐采用蓄水养护、覆盖湿麻袋或土工布并持续洒水、喷涂养护剂等绝对保水措施；——温度：养护期间，混凝土内部或表面温度宜保持在20±5℃。冬季施工应采取保温措施，防止早期受冻；夏季施工应避免阳光直射和温度过高，必要时采取降温措施。7.4.3后续养护关键养护期结束后，在条件允许的情况下，宜继续在潮湿环境中养护至28天，以进一步促进强度发展和内部结构致密化。7.5施工记录施工过程中，应建立专项记录，内容至少包括：——微生物改性再生骨料的进场验收记录（包括批次、数量、改性效果检验报告编号）；——混凝土的拌合温度、出机时间、到达现场时间；——浇筑时的环境温度和混凝土入模温度；——关键养护期内的温湿度监控记录。8性能要求8.1工作性能新拌混凝土的坍落度、扩展度、凝结时间等指标应符合设计要求及施工要求，其经时损失不应大于普通同等级混凝土。8.2力学性能混凝土的力学性能应符合设计要求。当设计无具体要求时，28d抗压强度应符合GB/T50107-2019的规定。在保持胶凝材料用量、外加剂品种及掺量、骨料总用量和坍落度目标值基本一致(±10mm）的条件下，仅将未改性再生骨料替换为同掺量的微生物改性再生骨料，并重新适配调整用水量后，其28d抗压强度提升率应不低于10%。8.3耐久性能T/CNGMAXXXX—20266混凝土的耐久性能应满足设计要求。当设计无具体要求时，最低要求如下：a)抗渗等级：不应低于P8；b)抗冻等级：对于寒冷地区，不应低于F150；对于严寒地区，不应低于F200；c)碳化深度：28d快速碳化试验的碳化深度不应大于20mm；d)氯离子扩散系数（RCM法）：不应大于5×10_12㎡/s。8.4环保性能微生物改性再生骨料混凝土的重金属浸出毒性，应按HJ557-2010制备浸出液，其检测结果应符合GB5085.3-2007的要求。8.5长期性能混凝土的28d干燥收缩率应低于同强度等级的普通再生骨料混凝土。对于有长期性能要求的工程，可进行60d或90d抗压强度测试，其强度不应低于28d抗压强度，具体指标由设计规定。9试验方法9.1原材料试验9.1.1微生物菌株活性：按附录A进行。9.1.2再生骨料：按GB/T25176和GB/T25177进行。9.1.3微生物改性再生骨料吸水率降低率：分别测试同源改性前后骨料的吸水率。9.1.4胶凝材料、外加剂、拌合水：分别按相应标准进行。9.2混凝土性能试验9.2.1工作性能：按GB/T50080-2016进行。9.2.2力学性能：按GB/T50081-2019进行。9.2.3耐久性能：按GB/T50082-2024进行。9.2.4环保性能（重金属浸出）：按HJ557-2010制备浸出液并检测。9.2.5抗压强度提升率：按GB/T50081-2019测定分别采用微生物改性再生骨料和同源未改性再生骨料配制的混凝土的28d抗压强度。抗压强度提升率按公式(1)计算：式中R为提升率，fcm为改性混凝土抗压强度，fc0为未改性混凝土抗压强度。10检验规则10.1出厂检验10.1.1项目：工作性能（坍落度、扩展度）、28d抗压强度。10.1.2每一工作班、同一配合比的混凝土为一个检验批，抽样不少于一次。10.2型式检验10.2.1项目：本文件规定的全部性能要求。10.2.2情形：新产品投产、原材料或工艺重大变更、正常生产每一年、停产半年以上恢复生产时。10.3抽样与判定10.3.1抽样方法按GB/T50080-2016、GB/T50081-20