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水泥基材料在未来相当长时期仍将是建筑和土木工程最主要的结构材料。然而,水泥基材料表层极易发生泛碱,造成外墙表面出现大量白色污迹,从而严重影响外墙系统的外观装饰效果,制约其在实际工程中的大规模推广应用。目前,处理水泥基材料表层的泛碱方法主要是添加活性矿化掺合料以替代一部分水泥或者是在水泥基材料表层涂抹防护层。但是这些方法或者成本太高,或者无法从根源上解决水泥基材料表面泛碱问题。本文以水泥基材料表面泛碱产生机理为基础,创新性提出运用微生物矿化技术,在混凝土表层毫米至厘米深度范围的孔隙中形成矿化产物,获得高致密结构,提高耐久性。同时,将严重影响外观性能的、一直未能彻底解决的泛碱顽疾,通过微生物矿化技术将泛碱物质转化为难溶矿物且致密表层结构阻止其迁移,大幅降低泛碱程度和概率。本论文取得的主要研究结论和创新成果如下:（1）确定了复合菌调控水泥基材料表层梯度矿化的配方将C菌与G菌复合后加入到水泥基材料中,当C:G为1.5:1,复合菌添加量为0.4%,水灰比为0.5,二氧化浓度为80.68mol/L时,水泥基试件内部Ca（OH）2含量降低了 11.99%,试件最表面孔隙率降低了 23.21%,试件最大矿化深度为10-11mm。相比于单细菌,复合菌对CO2吸收能力更强,耐碱,耐高温性能更好,可调控水泥基试件的矿化深度范围更广。（2）揭示了细菌调控水泥基梯度矿化的机理通过在溶液中探究细菌对CO2吸收的影响、细菌对CO2转化的影响、细菌对Ca2+吸附的影响及细菌对CaCO3形成的影响,揭示了细菌调控水泥基试件梯度矿化的机理。研究表明,细菌产生的孢外酶对空气中CO2产生了吸收作用,CO2与溶液中H+在细菌的作用下,反应生成HCO3-。由于这两类细菌产生的孢外酶都属于金属酶,对Ca2+具有吸附作用,Ca2+围绕细菌形成成核位点产生CaCO3沉淀。由于C菌与G菌的培养方式及两者孢外酶作用机理不同,两类细菌在诱导CaCO3沉积过程中,对CaCO3的晶型形貌产生了影响。C菌诱导的CaCO3呈球形,G菌诱导的CaCO3呈柱状。（3）探究了细菌抑制水泥基材料表面泛碱及产品应用通过细菌调控水泥基材料表层梯度矿化抑制水泥基材料表面泛碱,当复合菌添加量占水泥基材料质量的0.4%,水灰比为0.45,二氧化碳养护浓度为80.68mol/L时,水泥基试件表面相对泛碱面积可从87.56%降低至31.23%。同时根据企业产品需求,在南京倍立达、南京奥捷、厦门科之杰三家大型水泥基制品企业进行了产品应用。试验结果表明,在不同种类水泥基产品中加入复合菌后,产品表面泛碱发生的程度和概率可大幅降低,对于企业提高产品品质,降低后期维护费用具有重要意义。