[发明专利]一种产物具有粘性的微生物自修复剂及其应用

说明书

本发明公开了一种产物具有粘性的微生物自修复剂及其应用，该方法应用在混凝土时，能显著提升修复产物的粘性，进而提升修复效果。所述方法利用了微生物菌体本身和分泌产物的吸附架桥作用和絮凝团聚能力，在修复过程中不断吸附钙离子，减少钙离子溶出，增加修复产物。与普通微生物自修复剂相比，本方法诱导的修复产物能紧密堆积形成粘结性更好、尺寸更大的修复产物；提升了修复产物的稳定性，减少修复产物流失，进而提高混凝土的耐久性。

技术领域

本发明涉及混凝土材料领域，特别是涉及一种微生物自修复材料及其应用。

背景技术

混凝土是一种重要的建筑材料，应用十分广泛。由于混凝土自身的脆性以及复杂的服役环境，混凝土的开裂不可避免。而混凝土的裂缝若未能及时得到修复，氧气、水分和侵蚀介质会不断从材料表面缺陷逐渐渗入，造成更为严重的盐结晶膨胀和钢筋锈蚀膨胀，最终加速混凝土的劣化。传统的混凝土修复手段，如注浆，表面填补等方式需要消耗大量的人力和物力，且存在裂缝发现不及时和修复滞后的问题。

目前，自修复混凝土技术成为近年来最受关注的提升混凝土耐久性的技术之一。采用微生物矿化技术进行水泥基材料的修补由于环境友好、无毒无害而备受关注。但是，现有技术中修复产物呈粉末状的，容易被冲走；且自修复混凝土材料中的微生物萌发和增殖均需要一定的时间，且这个过程中钙、镁离子的溶出一直存在，溶出的钙、镁离子不能被利用形成修复产物，修复效果难以保证。

发明内容

发明目的：本发明的目的之一是提供一种产物具有粘性的微生物自修复剂，修复效果优异，稳定性好；本发明的目的之二是提供一种微生物自修复剂的应用方式。

技术方案：本发明所述的一种产物具有粘性的微生物自修复剂，包括产絮凝物质的微生物菌剂、含糖物质、氮源及其他外加物。

优选地，产絮凝物质的微生物菌剂与含糖物质两者的质量比为1∶1～200，过高的糖类物质容易影响微生物的渗透压，造成微生物脱水而失去活力。

本发明采用产絮凝物质的微生物在富糖(包含单糖，二糖和多糖)条件下，通过菌体本身、以及分泌物的吸附架桥作用和絮凝团聚能力形成更具粘结能力的矿化产物；微生物分泌产物是指真菌或细菌在生长和增殖过程中产生的胞外多糖、多肽这一类生物大分子物质，这些分子含有的羧基、羟基、氨基等活性基团，通过氢键、范德华力、离子键和静电吸引力的作用，捕获修复过程中的带正电离子，快速形成立体沉积物。

其中，产絮凝物质的微生物为胶质芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和耐碱酵母中的至少一种；含糖物质可以为单糖、二糖和多糖中的至少一种，含糖分的部分农业产物也可以作为自修复剂组分中的含糖物质，如玉米粉、小麦粉等，用于促进生产微生物分泌物。

优选地，所述自修复剂还包括氮源，微生物菌剂与氮源的质量比为1∶0.1～0.5，氮源为酵母提取物、蛋白胨和牛肉膏中至少一种；过高的氮源比例不利于内芯的造粒，添加困难。

优选地，所述自修复剂还包括外加剂，微生物菌剂与外加剂的质量比为1∶0.05～0.5，外加剂为钙源组合剂和氧气补充剂，用于提供钙离子和溶解氧。其中，钙源组合剂包含质量分数为20％～70％的过氧化钙，30％～80％的硝酸钙和碳酸钙。

其中，微生物自修复剂中加入氮源和外加剂，能促进微生物生长，提高裂缝区细菌浓度，增加微生物絮凝物质的产量。

即：微生物分泌物的大量形成需要有碳源和氮源以及合适的碳氮源比例，碳源可以为葡萄糖，淀粉，果糖等单糖、双糖或多糖的一种或多种混合物，其氮源可以为酵母提取物，蛋白胨，牛肉膏的一种或多种；部分农业副产品或农业废弃物也可以被用于促进生产微生物分泌物，如玉米粉，小麦粉等。

本发明还提供了上述微生物自修复剂在混凝土中的应用方式。将微生物自修复剂加入混凝土中进行裂纹的自修复，每立方米混凝土中微生物自修复剂的加入量为3～20千克。