[发明专利]一种微生物自修复混凝土用活性多功能载体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种微生物自修复混凝土用活性多功能载体及其制备方法，由造粒母核、内部功能组分和外层保护壁材组成，内部功能组分包括碳酸根缓释组分、火山灰活性组分、惰性填充料组分及微生物粉末组分。该载体通过粉末造粒技术制备，集微生物保护、碳酸根缓释及火山灰反应功能于一体，一方面为微生物在苛刻的混凝土内部环境生存提供良好保护，另一方面，当裂缝触发该载体破裂后，可缓释碳酸根来补偿裂缝内部微生物诱导碳酸根形成能力的不足，提高裂缝内部碳酸钙沉积能力，同时载体中的活性组分可与裂缝中溶出的氢氧化钙发生火山灰反应形成具有胶凝作用的C‑S‑H凝胶，从而通过多种修复产物的交织作用提升裂缝自修复效果，获得较好抗渗及力学性能恢复。

技术领域

本发明属于土木工程材料领域，特别涉及一种微生物自修复混凝土用活性多功能载体及其制备方法。

背景技术

随着现代化进程的加快，我国的建设规模日益增大，混凝土具有较高的抗压强度，良好的耐久性以及低廉的价格，目前是土木工程中用量最广的建筑工程材料。但是混凝土作为一种脆性材料，在工程实际中，受到荷载作用、混凝土收缩、温度变形、不均匀沉降等因素造成混凝土开裂，这些微小裂缝的出现不仅会降低混凝土材料的抗渗能力，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，最终影响到建筑物的承载能力。受自然界有机生物体损伤自修复现象的启发，近年来研究者提出了多种混凝土裂缝仿生自修复方式。

微生物自修复作为其中一种仿生自修复方式，由于环境友好性和自修复潜力受到广泛关注。其核心工作原理就是：将耐碱微生物和特定底物在拌合时预先埋入混凝土中，一旦混凝土开裂，水分及氧气的进入激活休眠的微生物，经过一系列生物化学反应，将混凝土中预埋的底物代谢转化为碳酸钙沉淀，填充裂缝从而实现自修复。现有研究结果表明，微生物诱导碳酸钙沉积技术可以有效提高混凝土裂缝自修复能力，对于500μm宽度以内的裂缝具有较好的修复效果，修复后混凝土抗渗性能得到恢复。然而，目前仍存在裂缝内部自修复效果差、微生物长期活性下降、抗渗及力学性能恢复不足等影响微生物自修复混凝土工程应用的关键科学问题亟待解决。为了保证微生物在混凝土中的长期活性，目前多采用载体保护技术来延长微生物在混凝土中的存活时间，但尚未有效解决微生物载体与混凝土之间的相容性问题。此外，目前载体仅起到保护微生物的功能，而载体本身在裂缝自修复中并未得到充分利用。例如，专利CN 110386771 A公开了一种混凝土裂缝自修复用内置微生物球形颗粒及其制备方法，其主要侧重点是通过制备核壳结构球形颗粒来保护微生物。

发明内容

为了解决现有微生物自修复混凝土技术存在的裂缝内部自修复效果差、微生物长期活性下降、抗渗及力学性能恢复不足等缺点，本发明的目的是提供一种微生物自修复混凝土用活性多功能载体及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种微生物自修复混凝土用活性多功能载体，由造粒母核、内部功能组分和外层保护壁材组成，其中，

所述的内部功能组分以重量百分数计，包括如下组分：

火山灰活性组分 40%-60%

惰性填充料组分 30%-40%

碳酸根缓释组分 5%-15%

微生物粉末组分 2%-5%。

较佳的，外层保护壁材材料为无机胶凝材料或有机覆膜材料。

具体的，所述的无机胶凝材料为硅酸盐水泥、镁质胶凝材料、硫铝酸盐水泥、磷酸盐水泥、地聚合物中的一种或几种。

具体的，所述有机覆膜材料为聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙基纤维素中的一种或几种。