[发明专利]一种自修复水泥基复合材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种自修复水泥基复合材料，其特征是，按照质量份数计，包括水泥基体材料85～100份，自修复材料10～25份；所述自修复材料由自修复颗粒与营养底物组成，所述自修复颗粒为自修复材料质量的75～90％；

所述水泥基体材料包括水泥、PVA纤维；

所述自修复颗粒包括多孔载体，所述多孔载体负载矿化微生物，多孔载体表面由内向外依次为营养层和保护层；所述多孔载体为膨胀珍珠岩、陶粒、沸石，其中，膨胀珍珠岩为80～120目。

2.如权利要求1所述的自修复水泥基复合材料，其特征是，水泥与PVA纤维的质量比为20～70:0.5～2；

或，水泥基体材料包括粉煤灰；优选地，水泥、粉煤灰和PVA纤维的质量比20～40:20～30:0.5～2。

3.如权利要求1所述的自修复水泥基复合材料，其特征是，以质量份数计，水泥基体材料包括水泥20～40份，粉煤灰20～30份，石英砂20～40份，PVA纤维0.5～2份，减水剂1～3，增稠剂0.05～0.1；

或，营养底物为尿素和钙盐。

4.如权利要求1所述的自修复水泥基复合材料，其特征是，所述营养层由营养物质复合形成，所述营养物质包括尿素、钙盐、酵母；优选地，营养层中尿素、钙盐、酵母的质量比为6～10:8～16:1.5～3；

或，所述保护层的材料包括高岭土、硅酸钠、硫铝酸盐中的一种或多种。

5.一种权利要求1～4任一所述的自修复水泥基复合材料的制备方法，其特征是，将水泥基体材料的固体组分与营养底物混合均匀获得固体混合物，向固体混合物中加入水进行搅拌，再添加PVA纤维继续搅拌，然后添加自修复颗粒继续搅拌，成型养护即得。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征是，向水中添加减水剂混合均匀，然后添加固体混合物进行搅拌。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征是，水泥基体材料的固体组分与营养底物搅拌时间为1～2分钟；

或，固体混合物与水搅拌的时间为3～4分钟；

或，添加PVA纤维后搅拌的时间为4～6分钟；

或，加入自修复颗粒后搅拌的时间为1～2分钟。

8.如权利要求5所述的制备方法，其特征是，所述自修复颗粒的制备过程为：采用真空浸渍法将矿化微生物的菌悬液吸附至多孔载体中，再向负载矿化微生物的多孔载体表面喷洒营养液形成营养层，然后采用外包裹材料进行包裹处理形成保护层。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征是，矿化微生物的菌悬液的OD600值为0.40～0.80；优选地，制备过程为：选用具有嗜碱特性并具有矿化能力的微生物进行纯化和培养得到菌液，再将菌液进行离心分离获得菌泥，然后采用水将菌泥重悬并稀释；进一步优选地，离心分离的参数为：转速3500～4500r/min，时间为15～25min；

或，真空浸渍法的吸附压强为-0.06～-0.04MPa；优选地，吸附时间为10～20min；

或，采用真空浸渍法将矿化微生物的菌悬液吸附至多孔载体，再进行干燥，然后喷洒营养液；优选地，干燥条件为：40±2℃，干燥至恒重；

或，营养液中，酵母粉含量为1.5～3g/L，尿素含量为6～10g/L，钙盐含量为8～16g/L；优选地，营养液喷涂量为150～300g/L；

或，外包裹材料为粘结剂浆液或水泥浆液；所述粘结剂浆液为高岭土、硅酸钠溶液、水按照质量比1.0～2.0:2～3:1～1.5进行混合的混合浆液；所述水泥浆液为硫铝酸盐水泥浆液，水灰比为0.8～1.5；优选地，外包裹浆液喷涂量为50～100mL/L。

10.一种权利要求1所述的自修复水泥基复合材料在隧道建设中的应用。