[发明专利]使用好氧嗜碱微生物的裂缝自修复混凝土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土材料，尤其是裂缝自修复混凝土材料，特别是一种使用好氧嗜碱微生物技术实现裂缝自诊断和自修复、且具有保温隔热功能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。如果不及时采取有效处理措施，裂缝可能会进一步扩展，致使水、氧气、二氧化碳及氯化物等有害物质更容易进入混凝土内部，可能导致钢筋发生腐蚀，甚至还可能引发宏观裂缝并出现脆性断裂，造成难以挽回的经济损失和人员伤亡。

对于混凝土裂缝，当前主要的修复方法为事后修复或者定时修复，然而这种被动、有计划的修复方式大多针对肉眼可见的裂缝，修复部位大多为混凝土易损处，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。另外，在实际的混凝土工程结构中，混凝土构件多处于带裂缝工作状态，即混凝土内部存在许多微裂纹，由于当前探测技术的局限性，检测并修复这些微裂纹仍存在较大的难度。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。

对于混凝土裂缝的自修复方法，目前主要包括以下几种方法：基于混凝土自身的矿物自修复、内置纤维、预埋内注胶黏剂的微胶囊和预埋形状记忆合金等方法。以上这些方法尽管能够在一定程度上实现对混凝土裂缝的自修复，但这些方法也存在着明显的不足：1、矿物自修复法修复量有限，且修复效率较低；2、纤维增强水泥基复合材料虽然比普通混凝土具有较高的潜在自愈合性能，但依然受到龄期、环境介质、温湿度和外加剂等的影响，耗时长，效果不明显；3、微胶囊内注的修复胶黏剂一般具有毒性，很大程度上影响了研究成果在建筑工程中的应用，且在不影响混凝土性能的情况下如何选择修复剂载体的性质及数量、能否进行多次修复等问题还有待进一步验证；4、使用智能装置的混凝土主动自修复系统的成本过高，限制了它在建筑工程中的应用。

发明内容

本发明的目的是弥补当前混凝土裂缝自修复技术的不足，提供一种充分利用好氧耐碱微生物和膨胀珍珠岩各自优点、具有裂缝自诊断和自修复、轻质、保温隔热的裂缝自修复混凝土材料以及制备方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种使用好氧嗜碱微生物的裂缝自修复混凝土，由下列重量份数的原料制成：

载有裂缝修复剂且包裹表面的膨胀珍珠岩颗粒80~150份，水泥350~500份，石子900~1100份，砂400~600份，硅灰10~15份，水250~350份，乳酸钙10~18份，减水剂2~4份。

其中，膨胀珍珠岩颗粒内的好氧嗜碱微生物修复剂为具有好氧嗜碱特性并具备以乳酸盐为基质合成碳酸盐能力的微生物，例如，假坚强芽孢杆菌、科式芽孢杆菌等。

载有好氧嗜碱微生物修复剂的载体采用表面开放孔的膨胀珍珠岩，膨胀珍珠岩的粒径范围为1.0mm~3.0mm。

上述载有裂缝修复剂且包裹表面的膨胀珍珠岩颗粒的制备方法包括以下工艺流程：

载体制备：

（1）、筛选具有好氧嗜碱特性并具备以乳酸盐为基质合成碳酸盐能力的微生物（假坚强芽孢杆菌、科式芽孢杆菌等），对菌株进行纯化和培养；

（2）、制备好氧嗜碱微生物的培养基（每升各组成成分含量：蒸馏水1L，蛋白胨5g，牛肉膏3g）；

（3）、用1mol/L倍半碳酸钠无菌溶液（每升各组成成分含量：碳酸氢钠42g，无水碳酸钠53g）将上述培养基pH值调整为9.7，120°C高温灭菌30分钟，然后将好氧嗜碱微生物菌种（假坚强芽孢杆菌、科式芽孢杆菌等）按常规方式接种至pH值为9~10的液体培养基中，振荡培养24小时；

（4）、将所得菌液用离心机以转速4000r/min离心20分钟，获得菌泥；

（5）、将菌泥在灭菌后的蒸馏水中重悬，然后稀释至菌液所含菌体浓度为(4.0~5.5)×10⁶个/mL，然后采用真空浸渍法将菌液浸渍到膨胀珍珠岩颗粒（每升菌液对应的膨胀珍珠岩用量为400~450g）的表面和内部孔隙中；

（6）、用干燥箱对上述吸附芽孢杆菌的膨胀珍珠岩在45±2°C左右温度下进行干燥；

（7）、对干燥后的吸附芽孢杆菌的膨胀珍珠岩表面喷洒乳酸钙和酵母膏混合溶液（每升各组成成分含量：蒸馏水1L，乳酸钙7.5g，酵母膏1g），并对其进行第二次干燥。