[发明专利]一种低碱胶凝封装型微生物自修复剂及其应用

说明书

本发明涉及一种低碱胶凝封装型微生物自修复剂及其应用，自修复剂由A组分和B组分构成，其中，A组分是将营养成份、低碱胶凝介质与水混合后搅拌，再与浓缩芽孢菌液混合均匀，放置硬化后，粉磨至颗粒得到，B组分为尿素和无水硝酸钙的混合物，将加入微生物自修复剂的水泥干混砂浆用于修补水泥破坏的裂缝的自修复，可有效保护菌体，提高产矿率，且与水泥基材相容性好，所产生的修复介质为天然碳酸钙，有良好的耐久性、体积稳定性以及环境友好性，其自修复特性可节约大量的维护资金，同时能显著提高负载量，并且与水泥基材料有很好的相容性，可在不对水泥基材料自身性能造成影响的同时，大幅度提高自修复效率。

技术领域

本发明属于生物技术领域，尤其是涉及一种低碱胶凝封装型微生物自修复剂及其应用。

背景技术

生物矿化是自然界中的一种常见现象，而微生物的矿化作用是其中的典型代表。在环境满足一定的物理化学条件下，微生物通过主动或被动的方式，将可溶性离子转化为固相矿物，可以有选择性地填塞或粘结具有渗透性的孔或裂隙，其在石油工程、地质工程和土木工程中的应用已引起人们的广泛关注。在已发现的30多种生物矿物中的近三分之二是钙矿，而其中以方解石最为重要。作为一种稳定的矿物，生物矿化所产生的方解石可用于水泥基材料等人工石材的自修复。由于其反应条件温和、环境友好，且具有可持续和可反复点修复的特点，具有其他自修复手段不可比拟的优势。

然而，由于水泥基材料的高碱度和有限的孔空间环境，对微生物的生长繁殖造成很大的影响，因而需要借助某些封装手段来对减轻微生物的生存压力。中国专利CN102584073 A公布了一种裂缝自修复水泥基材料添加剂及其使用方法和水泥基材料。该专利中采用Bacillus halodurans菌种，采用炉渣或陶粒作为载体进行保护。但一方面，炉渣或陶粒因强度低，其引入会对水泥基材料基体造成强度损失；另一方面，炉渣或陶粒的负载量有限，使得修复效率受限。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种低碱胶凝封装型微生物自修复剂及其应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种低碱胶凝封装型微生物自修复剂，由A组分和B组分构成，其中，所述的A组分是将营养成份、低碱胶凝介质与水混合后搅拌，再与浓缩芽孢菌液混合均匀，放置硬化后，粉磨至颗粒得到，所述的B组分为尿素和无水硝酸钙的混合物。

所述的A组分和B组分的质量比为3～4﹕1。

所述的A组分具体制备方法为：将36～40重量份的营养成份与220～240重量份的低碱胶凝介质以及100重量份的水混合后搅拌3～5min，再与浓缩芽孢菌液以100～200﹕1的体积比混合均匀，在18～22℃、相对湿度为100％的环境下放置24～48h后硬化，粉磨颗粒，颗粒粒径达到10～20μm。

所述的B组分中尿素和无水硝酸钙的重量份比例为1﹕0.15～0.25。

所述的营养成份包括牛肉膏和蛋白胨，其重量份比例为1﹕1.5～2。

所述的低碱胶凝介质包括硫铝酸盐水泥和硅粉，其重量份比例为1﹕0.1～0.2。

所述的浓缩芽孢菌液的浓度为2×10⁸～2×10¹⁰cell/ml。

所述的浓缩芽孢菌液具体制备方法为：将巴氏生孢八叠球菌接种于培养液中，每升培养液含有牛肉膏2～4g、蛋白胨4～6g及尿素15～20g，于20～37℃在水浴摇床上以100～150rpm的速度振荡培养，14～28天后将获取的培养菌液在离心机上以3000～4000rpm的速度离心10～20min后，去除上层清液并用去离子水收集芽孢菌液，浓缩芽孢菌液即得。