用于生产胶凝材料的方法技术

本发明专利技术提供了一种用于生产胶凝材料的方法，包括混合水泥起始材料、愈合剂和纤维增强材料，其中，愈合剂包含细菌材料，并且其中，纤维增强材料包含具有选自10‑1500kg/mol范围的平均分子量的可生物降解的聚合物，并且其中，纤维材料包含具有选自5‑750μm范围的直径并具有选自50μm‑150mm范围的长度的纤维。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于生产胶凝材料的方法以及基于这种胶凝材料的(硬化的)建筑构件。本专利技术还涉及用于生产这种建筑构件的方法。
技术介绍
本领域已经认识到混凝土的裂缝自愈。特别是在重复干燥/润湿循环下，观察到具有一般在0.05至0.1mm范围宽度的的大部分的微裂缝变得完全密封。该自愈的机制主要是由于存在于混凝土基体中的未反应或部分反应的水泥颗粒的二次水合。由于毛细管力，在改变的润湿和干燥循环下水被重复吸如微裂缝中，导致水合的水泥颗粒由于形成水合硅酸钙和氢氧化钙(氢氧钙石)而膨胀。这些反应产物能够完全密封裂缝，条件是裂缝宽度较小。由于通常存在有限量的未反应的水泥颗粒，所以只能部分填充较大尺寸的裂缝。在后一种情况下，愈合活性是不够的，因为其仅导致在裂缝表面上形成较薄层的水合产物。除二次水合之外，碳酸化过程也可以促进通常施加的混凝土的裂缝密封能力。该反应也是膨胀性的，因为进入的大气二氧化碳(CO2)与存在于混凝土基体中的氢氧化钙(氢氧钙石)颗粒反应产生各种碳酸钙矿物如方解石、霰石和球霰石。从耐用性角度，特别是新鲜形成的表面裂缝的快速密封是重要的，因为该过程可以显著延迟水和其他腐蚀性化学品进入混凝土基体，并因此防止较早的材料降解。已知若干化学品如硫酸盐、氯化物和酸显著地增加混凝土基体的降解和嵌入的钢增强材料的腐蚀，引起对材料性能和耐用性的严重威胁。改善胶凝材料的自愈能力的一种可能性是降低原始混合物中的水/水泥比率。混合物中的水泥或粘合剂的相对量的显著增加导致形成自愈缓冲剂，即显著量的存在于材料基体中的未反应或仅部分反应的粘合剂颗粒的存在。这种低水与粘合剂比率类型的混凝土的典型实例是高强度或高性能的混凝土。如近来的研究示出的，这种混凝土与特征为较高的水与水泥比率的普通混凝土相比确实具有优异的裂缝密封能力。然而，从环保角度，后一种混凝土类型(即普通类型)是优选的，因为使用每混凝土体积较少的水泥。混凝土中的水泥的量越少，在大气中的CO2排放方面的环境压力越小。尽管高强度混凝土使能够建造比普通混凝土更细长的结构，但是由于材料基体中非水合或部分水合的水泥颗粒的固有的高百分比，使用的水泥的总量仍显著较高。开发基于比水泥潜在更廉价以及更能支撑的材料的混凝土中的自愈机制因此可以对于经济和环境两者是有益的。尽管传统认为细菌、以及特别是产生酸的细菌对混凝土来说是有害的有机体，但是近来的研究示出特定的物种如尿素分解的和其他类型的产生方解石的细菌实际上可用作修复混凝土中的表面裂缝的工具。在一些研究中，在外部且手动地将细菌施加到混凝土表面上。由于它们的芽孢，特异化的厚壁的休眠细胞示出在干燥条件下存活超过200年，来自芽胞杆菌群的物种看起来是有希望的内在作用因素。这种细菌将包含用于预想的自愈系统的两种组分中的一种。裂缝修复需要填充材料，且细菌可以通过合适的有机组分的新陈代谢转化产生填充材料。新陈代谢产生的填充材料的性质可以是生物矿物如方解石。这些碳酸钙类矿物是相对致密的并可以阻塞裂缝，并因此如之前表明的有效阻碍水的进入。开发自愈材料的一个特别挑战是需要在材料基体中并入足够的愈合剂。由于愈合能力(即可以潜在填充的裂缝的体积)可以直接与存在的前体材料的量有关，所以需要保留显著体积的材料以得到显著的愈合潜能。虽然并入基体的细菌起催化剂作用并因此仅需要有限的体积，但是当需要显著的愈合能力时，通常愈合系统的第二组分，矿物前体化合物将占据显著的体积。特别是对于待完全密封的较大的裂缝，需要大量的内部储存或可替换地内在的传输机制。在混凝土中，可以通过通常存在的水填充的连续毛细管孔隙系统提供后者。矿物前体化合物可以在不影响材料的强度性能的情况下以溶解状态存在于基体孔隙水中，这可能是在需要含有特定的内部愈合剂的储备时发生。然而，在任何情况下，并入的细菌和矿物前体化合物应该仅使混凝土强度性能折中至可接受的程度。EP2082999描述了水泥类材料和结构中的愈合剂，其中，所述愈合剂包含有机化合物和/或负载细菌的多孔颗粒，该多孔颗粒包含膨胀粘土或烧结的粉煤灰。此外，所述多孔颗粒是完整的球体、源自所述完整的球体的破碎的或粉碎的颗粒，具有0.4和2gcm-3之间的比密度。
技术实现思路
现有技术的胶凝材料遭受裂缝形成。因此，本专利技术的一个方面是提供制备优选地不遭受裂缝形成和/或自愈裂缝的胶凝材料和/或可替换的建筑构件(来自这种胶凝材料)的可替换的方法。保持强度和/或其他期望的性能(如液体不渗透性)的一种可能是将细菌如以愈合剂形式添加到胶凝材料中，该细菌可以修复较小的裂缝。因此，本专利技术的一个方面是提供细菌材料至胶凝材料的起始材料。进一步出乎意料地，看起来当添加可生物降解的聚合物材料时，该可生物降解的材料可以被细菌用作基质。通过添加可生物降解的纤维增强材料，例如作为单独的纤维(本文也表示为纤维颗粒)或作为纺织品(例如纱线、织物)，出乎意料地看起来纤维在硬化的第一阶段辅助获得坚固的胶凝材料；在形成或固化胶凝材料之后，如在制备胶凝材料以及开始使其硬化的几周内，看起来纤维可以在没有强度和/或其他期望的性能的显著损失的情况下降解。由于裂缝形成是随时间发生的过程，所以可以通过用于裂缝修复的细菌消耗可生物降解的聚合物材料。因此，有利地，以纤维形式的可生物降解的聚合物首先辅助硬化，然后还辅助维持胶凝材料。因此，在一个实施方式中，作为纤维的纺织品提供纤维。在又一个实施方式中，作为纤维颗粒(具有本文指出的尺寸)提供纤维。纤维的纺织品可以是指例如纱线或织物。纺织品可以是编织的或非编织的。在本文中，术语“纺织品”具体指包含多根单独的纤维(该单独的纤维具有选自5-750μm范围的(平均)直径并具有选自50μm-150mm范围的(平均)长度)的集合体或编织单元。在一个实施方式中，作为纺织品贴片提供纺织品。因此，在第一方面，本专利技术提供了用于生产胶凝材料的方法，包括混合水泥起始材料、愈合剂和纤维增强材料，其中，愈合剂包含细菌材料，并且其中，纤维增强材料包含尤其地具有选自10-1500kg/mol范围的平均分子量的可生物降解的聚合物，并且其中，纤维材料尤其地包含具有选自5-750μm范围的(平均)直径并具有选自50μm-150mm范围的(平均)长度的纤维。在又进一步的方面，本专利技术还提供了胶凝材料，包含(a)水泥，(b)炉渣、煤灰、石灰石和沙子中的一种或多种，(c)可选地超增塑剂，(d)愈合剂和(e)纤维增强材料，其中，愈合剂包含细菌材料，其中，纤维增强材料包含具有选自10-1500kg/mol范围的平均分子量的可生物降解的聚合物，并且其中，纤维材料包含具有选自5-750μm范围的直径并具有选自50μm-150mm范围的长度的纤维，具有选自0.2:100-10:100范围的愈合剂与(a)水泥以及(b)炉渣、煤灰、石灰石和沙子中的一种或多种的重量比，和/或具有选自0.1:100-10:100范围的纤维增强材料与(a)水泥以及(b)炉渣、煤灰、石灰石和沙子中的一种或多种的重量比。进一步地，本专利技术特别提供了通过本文所描述的方法可得到的胶凝材料。在另一方面，本专利技术提供了用于生产建筑构件的方法，该方法包括提供本文限定的胶凝材料，以及使胶凝材料在预定位置或在预定模具中硬化。进一步地，本专利技术提供了包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产胶凝材料的方法，包括混合水泥起始材料、愈合剂和纤维增强材料，其中，所述愈合剂包含细菌材料，其中，所述纤维增强材料包含具有选自10‑1500kg/mol范围的平均分子量的可生物降解的聚合物，并且其中，纤维材料包含具有选自5‑750μm范围的直径并具有选自50μm‑150mm范围的长度的纤维。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.17 NL 20132031.一种用于生产胶凝材料的方法，包括混合水泥起始材料、愈合剂和纤维增强材料，其中，所述愈合剂包含细菌材料，其中，所述纤维增强材料包含具有选自10-1500kg/mol范围的平均分子量的可生物降解的聚合物，并且其中，纤维材料包含具有选自5-750μm范围的直径并具有选自50μm-150mm范围的长度的纤维。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可生物降解的聚合物选自由聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)、聚羟基丁酸酯(PHB)和聚乳酸(PLA)组成的组。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述纤维材料包含具有选自10-100μm范围的直径并具有选自0.5mm-150mm范围的长度的纤维。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述纤维材料包含具有选自50μm-500μm范围的长度的纤维。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述细菌材料选自由细菌、冻干的细菌和细菌的细菌芽孢组成的组。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述细菌选自由好氧菌组成的组。7.根据权利要求5-6中任一项所述的方法，其中，所述细菌选自由厌氧菌组成的组。8.根据权利要求5-7中任一项所述的方法，其中，所述细菌选自由可以在碱性介质中形成磷酸盐或碳酸盐沉淀的细菌组成的组。9.根据权利要求5-8中任一项所述的方法，其中，所述细菌选自由动性球菌属、芽胞杆菌属和芽孢八叠球菌属组成的组。10.根据权利要求5-9中任一项所述的方法，其中，所述细菌选自由脱氮细菌组成的组。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述愈合剂包含(1)选自由甲酸钙、乙酸钙、乳...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨德里克·马里厄斯·琼克斯，勒妮·玛丽亚·莫斯，
申请(专利权)人：代尔夫特科技大学，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL