[发明专利]一种可调控颜色的修复剂及制法和含有该修复剂的混凝土

说明书

本发明公开了一种可调控颜色的修复剂及制法和含有该修复剂的混凝土，修复剂为水泥固载微生物菌粉、多巴胺和钙源的混合物，其中，按混合物总质量计，微生物菌粉的质量百分比为44~54%，多巴胺的质量百分比为1~5%，钙源的质量百分比为44~54%。本发明将多巴胺掺入微生物自修复剂中，使用水泥固载微生物自修复剂制备修复剂颗粒，对微生物自修复混凝土的裂缝区域进行修复，检验混凝土的修复性能以及裂缝区域修复产物的颜色。本发明使用有机物与无机物结合的方法，对微生物矿化产物的颜色进行调控，降低矿化产物与混凝土基体之间的色差，满足自修复混凝土表面外观美学需求。

技术领域

本发明属于一种水泥基材料及制备方法，具体涉及一种用于微生物自修复混凝土裂缝区的修复剂及其制备方法以及采用该修复剂的微生物自修复混凝土。

背景技术

自修复混凝土是指采用修复胶粘剂和混凝土材料相复合的方法，对材料损伤破坏具有自修复和再生的功能，恢复甚至提高材料性能的混凝土材料。自修复混凝土可以解决传统的被动修复方法中修复不及时，施工困难等难以解决的问题，在重大土木基础设施的及时修复以及减轻台风、地震的冲击等诸多方面有很大的潜力，对确保建筑物的安全和耐久性都极具重要性。

微生物自修复混凝土属于自修复混凝土中的一类，该类混凝土基于微生物诱导碳酸钙沉淀技术，通过微生物诱导矿化沉积碳酸钙填充裂缝的方式修复混凝土在使用过程中产生的裂缝。相较于基于化学原理或物理原理的自修复方法，微生物自修复过程更加绿色温和，在如今绿色发展的方向的指引下，微生物诱导碳酸钙沉淀技术被广泛关注，在诸多工程中得到应用。

然而，这项技术在混凝土自修复的领域仍存在诸多问题急需解决，如微生物矿化产物的颜色调控问题，通过微生物诱导矿化沉积的碳酸钙呈现为白色，与混凝土基体颜色不协调，使得修复后的混凝土表面存在颜色差异，对混凝土外观的整体性产生影响。目前对于微生物自修复混凝土的研究均体现在提高修复性能的方面，但对矿化产物颜色进行调控的研究鲜有报道。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种可以对微生物矿化产物进行颜色调控，降低修复产物与混凝土基体之间色差的修复剂；本发明的第二目的在于提供上述修复剂的制备方法；本发明的第三目的在于提供一种含有上述修复剂的微生物自修复混凝土。

技术方案：本发明的一种可调控颜色的修复剂，所述修复剂为水泥固载微生物菌粉、多巴胺和钙源的混合物，其中，按混合物总质量计，微生物菌粉的质量百分比为44～54％，多巴胺的质量百分比为1～5％，钙源的质量百分比为44～54％上述的方案中，使用水泥固载多巴胺、微生物菌粉和钙源的混合物粉末，得到可调控颜色的修复剂，所述的微生物菌粉选用胶质芽孢杆菌、嗜碱芽孢杆菌等，该菌粉购自中国工业微生物菌种保藏管理中心，可产芽孢，能诱导矿化产物生成，对人体无害且生态性良好；所述钙源包括甲酸钙、磷酸钙中的一种或多种固体粉末，选用此类钙源的目的是能够提供微生物矿化反应所需的钙离子，同时对混凝土基体造成的性能影响较小；所述水泥包括硫铝酸盐水泥或硅酸盐水泥，采用此类水泥的目的是作为修复剂颗粒的外壳部分，防止微生物自修复剂提前激活导致修复过程活性下降。

微生物菌粉诱导矿化的过程为：当混凝土产生裂缝后，外界的空气和水进入裂缝区，芽孢被激活通过代谢作用使混凝土中产生氨气和二氧化碳，随着氨气和二氧化碳的水解使得体系呈碱性，钙源释放出游离的Ca²⁺在碱性条件下矿化形成碳酸钙从而可以对裂缝区域进行修补。

同时，加入的多巴胺可以进一步与矿化的产物反生反应，主要反应过程参见如下：

首先，多巴胺中-NH₂与碳酸钙之间通过反应连接生成具有-N···H-O-氢键结构的有机-无机复合结构，然后，多巴胺结构中的羟基在空气中会发生氧化形成醌，生成黑色聚合物，对有机-无机复合产物进行颜色调控。

本发明还保护一种可调控颜色的修复剂的制备方法，包括以下步骤：