[发明专利]一种廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土制备方法

说明书

本发明公开了一种廉价高效的微生物自修复混凝土及其制备方法，其组分为载有微生物修复剂的自修复颗粒、水泥、石子、砂、硅灰、水、聚羧酸高效减水剂。该裂缝自修复混凝土以具有矿化沉积特性的好氧嗜碱混菌作为自修复剂，以乳清和乙酸钙为混菌新陈代谢的营养物质，微生物载体采用价格低廉的膨胀珍珠岩、粉煤灰陶砂等轻质多孔材料，并采用两层膜包裹法来实现微生物和营养物质的合理固载。通过微生物自修复剂在新陈代谢过程中产生的碳酸钙沉淀对混凝土裂缝进行高效自修复，提高混凝土在服役期间的裂缝自修复能力，从而改善混凝土的耐久性能，不仅能够使裂缝效率提高40％，而且能够使微生物培养费用和营养物质费用分别降低60％和50%。

技术领域

本发明涉及混凝土材料技术领域，尤其是裂缝自修复混凝土材料，具体为一种使用好氧嗜碱混菌矿化沉积技术实现混凝土裂缝的高效自诊断和自修复，同时兼具廉价和绿色的裂缝自修复混凝土。

背景技术

混凝土因其具有抗压强度高、耐久性好、成本低等优点，被广泛应用于建筑工程领域。然而混凝土是一种典型的脆性材料，在外力或其他因素作用下难免会产生微裂缝或局部损伤，从而导致其力学性能和耐久性降低。当前主要的混凝土裂缝修复方法为事后修复或者定时修复，该方法费用较高，并受修复材料、施工技术等问题的限制，裂缝部位易产生二次开裂。因此，有必要研制出一种具有裂缝自诊断、自修复的混凝土材料，以满足当前建筑领域对混凝土材料的特殊要求。基于微生物矿化的裂缝自修复技术能够有效地实现混凝土裂缝自诊断和自修复，裂缝填充物具有良好的体积稳定性，并与混凝土基体兼容性良好，吻合环保绿色要求。

然而，目前国内外绝大多数学者采用纯菌作为微生物自修复剂，并且所采用的不同类型纯菌均需要比较适宜的环境条件，才能保证混凝土具有稳定和可控的裂缝自修复能力。此外，纯菌的培养和制备需要在严格的无菌环境下实施，因此纯菌制备过程通常费用较高。并且，营养物质是保证微生物矿化过程能够有效地进行的重要组分，它为微生物矿化反应持久地提供有机质和钙源。目前研究人员主要采用标准营养物质，如尿素、乳酸钙、酵母膏等作为微生物矿化的有机质，这些营养物质价格较高，有必要选取一种价格低廉的营养物质作为微生物矿化的有机质。

此外，目前营养物质的掺入方式主要有三种，一种是直接掺入混凝土中，这种掺入方式营养物质可能会显著地影响水泥水化反应，从而可能对混凝土力学性能和耐久性能产生不利影响。另一种是将微生物和营养物质固载至同一组载体内部。这种共享载体的方法，固载过程中微生物不可避免地会与营养物质接触，可能致使微生物孢子苏醒从而产生少量矿化反应；并且，由于载体的孔隙率有限，相同载体掺量下，裂缝局部部位微生物和营养物质浓度难以提高。最后一种是将营养物质与微生物分别固载于不同组载体内。这种方法虽然有效地避免了营养物质对水泥水化的不利影响，并且避免了固载过程中微生物苏醒发生矿化反应问题。但是，载体掺量会显著增大，致使混凝土裂缝自修复效果与力学性能之间的矛盾更加突出。

综上，本发明以好氧嗜碱混菌为矿化微生物，以乳清为微生物矿化营养物质，研制一种廉价高效的微生物自修复混凝土。

发明内容

本发明目的是弥补当前混凝土裂缝自修复技术的不足，提供一种低廉、环保且高效的裂缝自修复混凝土制备方法，有效地降低自修复混凝土制备费用，促进微生物自修复混凝土的工程应用。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土，由下列重量份数的原料制成：载有裂缝修复剂的自修复颗粒90~160份，水泥350~400份，石子800~1000份，砂500~700份，硅灰15~20份，水200~300份，聚羧酸高效减水剂3~5份。

上述载有裂缝修复剂的自修复颗粒的制备方法如下：

Ⅰ、筛选具有好氧嗜碱特性并具备以乳清和钙源为基质合成碳酸钙能力的混菌；筛选方法如下：

a、选取污水处理厂活性污泥与花园泥为分离接种源，活性污泥和花园泥混合后，加入蒸馏水配制成污泥混合液；