[发明专利]一种再生细骨料为载体的自修复承重砌块及其制备方法

说明书

本发明公开了一种再生细骨料为载体的自修复承重砌块及其制备方法，所述的自修复承重砌块的制备原料包括混凝土配料和自修复再生细骨料，按体积百分比计，自修复再生细骨料占自修复承重砌块制备原料的15％～30％；所述的自修复再生细骨料由再生细骨料浸渍巴氏芽孢杆菌菌液制成；巴氏芽孢杆菌菌液的OD值为1.25～1.40，以混凝土配料中的水泥为计算基准，巴氏芽孢杆菌菌液的体积掺量为35％。本发明开创性地解决了在正常使用极限荷载下承重砌块开裂而不能得到有效的修复的问题，具体如耐久性恢复、抗渗强度恢复及表观裂缝填补等问题，同时还减少了多次人工修复的巨额开销。

技术领域

本发明属于绿色建筑材料领域，特别是一种再生细骨料为载体的自修复承重砌块及其制备方法。

背景技术

随着经济社会的不断发展和我国城市化进程的加速进行，城市规模和新型建筑体系不断涌现，同时，已有的城市建筑群落也在不断地进行更新换代以容纳呈井喷爆发式增长的人口。综上所述都导致了大量的城市建筑垃圾产生，进而对环境造成了严重的危害。美国、日本等西方国家是最开始利用建筑垃圾进行废弃资源化的国家。他们将废弃建筑中的废弃混凝土进行回收、破碎、分拣，得到再生细骨料来加以利用制作中低强度C20-C50混凝土。而我国制定了《混凝土和砂浆用建筑垃圾再生细骨料》(GB/T25176-2001)的国家标准，并且还制定了建筑工程行业标准《建筑垃圾再生骨料应用技术规程》来保证所应用的再生细骨料的质量，使得再生细骨料在建筑中的应用得到进一步推广。再生细骨料是天然骨料与水泥基水化凝结后形成的产物，被定义为对于混凝土用建筑垃圾中的混凝土、砂浆、石、砖瓦等加工而成，用于配制再生混凝土砌块的粒径范围为0mm至5mm。其中，再生细骨料在经历垃圾分级分拣后处于被老旧砂浆包裹呈现出疏松多孔的状态。因此再生细骨料的附着砂浆的固有多孔性质使其有作为微生物自修复混凝土载体的可行性，同时其较好的修复效能能更好地解决混凝土制品开裂的问题。

自然界中好氧型芽孢杆菌微生物能通过某些钙矿化反应机制在细菌的芽孢处沉淀碳酸钙，从而填塞或黏结接触水和氧气的有孔介质缝隙。这些沉淀过程完全由菌体控制沉积过程。当有适合的环境时，如混凝土开裂使得外界的氧气和水渗入，处于休眠状态的细菌就会进行钙矿化作用，而在不满足反应条件时进行休眠。这种微生物生成的碳酸盐物质颗粒尺寸小，比表面积大，且含有有机黏性分泌物，从而能更好地与混凝土裂缝粘结和团聚。由于混凝土的主要成分本质上就是钙盐，因此利用芽孢杆菌微生物这种碳酸钙诱导沉积的能力对混凝土裂缝进行自修复具备可行性，并且芽孢杆菌在碱性环境有着更高效的修复效能使再生细骨料有着特定的载体优势。

芽孢杆菌微生物主要通过有氧环境下芽孢处形成碳酸钙沉淀实现修复。伴随着碳酸盐平衡的转变(CO₂到HCO₃^-和CO₃^2-)，混凝土介质中的钙离子与碳酸根离子发生反应，从而向微生物芽孢处聚集形成不溶性的碳酸钙CaCO₃沉积物，使裂缝愈合而达到修复的目的。其矿化过程是有氧呼吸代谢底物产生CO₂，与溶液中的OH^-反应生成HCO₃^-，然后在碱性条件下与水泥浆中的Ca²⁺继续反应生成CaCO₃晶体，以达到修补混凝土裂缝的目的。

当前，由于各种各样内外因素都可以使得墙体产生开裂，然而这种开裂后的修复方式大多为被动式、目的式的人为修复，这样的修复方式受技术、材料的局限作用只能将宏观裂缝修复，同时裂缝极易二次开裂并仍需人为修复，如此反复循环必定会造成不小的经济损失。另一方面，如何确保开裂后能够得到有效的修复，具体如耐久性、抗渗性能是否得到有效的修复，是一个十分关键的问题。以往的修复技术以灌浆法、密封法等人为的修复方法为主，其主要是以填补0.6mm至50mm的大型裂缝为主，而这样大的裂缝宽度已经超出了我国正常使用极限状态下最大裂缝宽度为0.2mm的规定,因而其耐久性甚至抗渗性能能否得到有效地修复及墙体不至于二次开裂仍是未知数。