混凝土材料存在脆性大、抗拉强度较低、早期易收缩变形等缺点,服役期间混凝土内部或表面易产生较多微裂纹和缺陷,这些裂缝也会形成有害物质(如Cl-、SO42-)进入混凝土内部的通道,造成混凝土内部钢筋锈蚀、膨胀破环或者冻融循环破坏,严重降低了结构的使用寿命。一类具有自感知、自修复功能的混凝土裂缝修复方式受到许多学者的关注。目前水泥基材料自修复宽度基本上能满足实际工程需求,但裂缝修复充盈度不够,抗水渗透性有待进一步提高。本论文主要研究自修复的影响因素及机理,为提高混凝土修复充盈度提供依据,并采用了多种微生物自修复剂来提高试件抗水渗透修复性。研究了初始裂缝宽度、开裂龄期、裂缝深度等因素对裂缝区碳酸钙沉积理化条件p H、Ca2+浓度、CO32-浓度的影响规律,得出结论:在密闭环境下,裂缝区溶液p H值均在13.2左右;开裂龄期对裂缝区溶液Ca2+浓度影响较大,随开裂龄期的增加逐渐增大。在大气环境下,裂缝深度对CO32-浓度影响较大,裂缝区表层CO32-浓度较高。研究了自制的8种微生物自修复剂对混凝土裂缝修复效果,明确了混凝土裂缝修复充盈度与抗水渗透修复率的关系。掺入自修复剂1、3、5、6、8修复试件裂缝时,养护36d试件裂缝面积修复率分别达到78%、83%、98%、98.5%、98.5%;养护36d试件抗水渗透修复率分别提高至36%、52%、92%、60%、100%。裂缝填充体积率与抗水渗透能力呈现正相关,且当自修复剂5掺入修复裂缝时36d裂缝填充体积率为10%左右,抗水渗透修复率可达90%左右;当自修复剂8掺入修复裂缝时36d裂缝填充体积率继续增加至30%时,抗水渗透修复率接近100%。探明了8种自修复剂掺入后对裂缝区p H值、Ca2+、CO32-的影响规律,并通过理论计算与试验对比验证裂缝区修复充盈度;大气下原始裂缝区基体溶出36d Ca2+累计摩尔量为50.42mmol,溶解36d CO32-累计摩尔量为3.17mmol,理论计算裂缝填充体积率仅为1.57%。掺入自修复剂1、3后养护36d裂缝区CO32-累计摩尔量分别为3.71mmol、3.8mmol,理论计算裂缝填充体积率分别为1.84%、1.91%,X-CT试验测得裂缝填充体积率分别约为1.52%、2.26%,理论计算误差21%、15.5%。掺入自修复剂5、8后养护36d裂缝区CO32-累计摩尔量分别达19.4mmol、77.92mmol,理论计算裂缝填充体积率分别为10.36%、39.58%,X-CT试验测得裂缝填充体积率分别为10.99%、32.45%,理论计算误差5.7%、22%。掺入自修复剂4能够显著提升裂缝区溶液Ca2+摩尔量,加快裂缝面积修复速率。掺入自修复剂6、7后能够显著提升裂缝区溶液CO32-摩尔量,加快裂缝面积修复速率。采用流式细胞仪测得芽孢数量为1.34×109cells/g;采用倒置荧光显微镜观察测得细胞尺寸在1～2μm之间;采用X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）微观分析修复产物,得出化学法和生物法所得沉积产物大部分为方解石型碳酸钙,化学法生成的方解石晶体以立方体形貌为主,微生物法诱导形成的方解石以不规则形状为主,仅有少量球体、椭球体、纺锤体。生物法诱导形成的方解石颗粒大小为10-20μm,颗粒间连接紧密,化学法的颗粒大小3-4μm,颗粒间连接松散。