[发明专利]一种3D打印用微生物自修复混凝土、制备方法及打印工艺

权利要求书

1.一种3D打印用微生物自修复混凝土，其特征在于，由以下原料按质量百分含量组成混凝土：

水泥15％～25％；

粗骨料25％～35；

细骨料15％～25％；

水9％～12％；

矿物掺合料3％～5％；

超级塑化剂0.1％～0.6％；

触变剂0.1％～0.4％；

早强剂2％～4％；

纤维0.03％～0.08％；

纤维素醚0.02％～0.05％；

微生物菌液5％～7％。

2.根据权利要求1所述的3D打印用微生物自修复混凝土，其特征在于，所述的微生物菌液为巴氏芽孢杆菌菌液，巴氏芽孢杆菌菌液的OD值为0.9～1.4。

3.根据权利要求1或2所述的3D打印用微生物自修复混凝土，其特征在于，所述的微生物菌液由巴氏芽孢杆菌菌液和含尿素的营养液组成；

巴氏芽孢杆菌菌液的OD值为0.9～1.4，将巴氏芽孢杆菌菌液在低温-4～0℃放置12h后与含40～80g/L的尿素营养液混合得到微生物菌液。

4.根据权利要求3所述的3D打印用微生物自修复混凝土，其特征在于，将巴氏芽孢杆菌菌液与含尿素的营养液以质量比1：2混合获得微生物菌液。

5.根据权利要求3所述的3D打印用微生物自修复混凝土，其特征在于，巴氏芽孢杆菌菌液的菌体浓度为2×10⁹～2.4×10⁹cfu/mL。

6.根据权利要求1或2所述的3D打印用微生物自修复混凝土，其特征在于，所用原料的质量要求如下：

水泥为PO 42.5级普通硅酸盐水泥；

粗骨料为粒径5～15mm连续级配碎石料，表观密度2500～2660kg/m³，压碎指标为17.0％～17.4％；

细骨料为平均粒径为0.23～0.50mm的石英砂，细度模数为2.6～2.9；

矿物掺合料主要由以下重量百分比的原料组成：硅灰；20～40％，粉煤灰；30～50％以及矿粉10～20％；其中，硅灰中二氧化硅≥90％；粉煤灰为Ⅰ级灰；矿粉为S95级，其细度≥800目；

超级塑化剂为聚羧酸高效减水剂，固体含量为10～50％，减水率为15％，沁水率为90％；

触变剂为水洗高岭土，其中蒙脱石含量≥60％；

早强剂为和以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物组成的硫铝酸盐水泥；

纤维为钢纤维，直径为0.3mm，长度为12mm，长径比为40，抗拉强度为2850MPa；

纤维素醚为白色纤维状的羟丙基甲基纤维素醚，视密度0.25～0.70g/cm³，比重1.26～1.31。

7.一种3D打印用微生物自修复混凝土的制备方法，其特征在于，所述的3D打印用微生物自修复混凝土为权利要求1-6任一所述的3D打印用微生物自修复混凝土；

步骤1：将所有组分按配合比称重后，水泥、粗骨料、细骨料和早强剂混合2min，再加入纤维、纤维素醚和触变剂混合3min，最后加入矿物掺合料混合3min，得到混合干料；

步骤2：按照水胶比为0.35掺加水并混合搅拌1min，得到混合浆料，最后在15s内匀速加入微生物菌液，以胶凝材料含量为基准，微生物菌液的体积掺量为30％～60％，搅拌得到微生物自修复混凝土拌合物。

8.一种3D打印用微生物自修复混凝土的制备方法，其特征在于，按重量份数计算，水泥233份、粒径12mm的碎石料325份、粒径0.5mm的石英砂182份、硫铝酸盐水泥30份加入搅拌机中混合2min，加入纤维0.6份、纤维素醚0.4份和水洗高岭土4份混合3min，最后加入粉煤灰25份、硅灰15份、矿粉10份混合3min得到混合干料；

将100份水和5份聚羧酸系减水剂加入搅拌机混合搅拌2min，得到混合浆料，最后在15s内匀速加入微生物菌液70份，搅拌2min得到微生物自修复混凝土拌合物，搅拌机搅拌速度设置为170r/min。