一种改进的微生物协同混凝土修补材料及其制备方法技术

本申请提供了一种改进的微生物协同混凝土修补材料，由两部分混凝土浆料组成，分别是微生物协同修复性高粘结混凝土浆料和耐盐性致密混凝土浆料。微生物协同修复性高粘结混凝土浆料的组成为：40

【技术实现步骤摘要】
一种改进的微生物协同混凝土修补材料及其制备方法


[0001]本申请属于混凝土领域，具体涉及一种在海工环境中使用的改进的微生物协同混凝土修补材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]众所周知，海洋环境相对于陆地环境具有很大的特殊性，这主要是由于海水中存在的大量的盐分和海洋微生物所造成的。在陆地环境中，造成混凝土的失效主要因素有氧侵蚀和外力冲击；在海洋环境中，造成混凝土的失效主要因素却主要是氯离子侵蚀、海洋微生物侵蚀、海水压力和周期性的潮汐冲击。
[0003]因此，研究人员在设计陆地使用的混凝土和海洋使用的混凝土时，会从完全不同的角度出发，使得设计出的混凝土能够适用于对应的环境。相应地，在研究陆地使用混凝土的修补材料和海洋使用混凝土的修补材料时，也需要考虑不同的失效原因和使用环境。
[0004]同济大学的研究团队提出了微生物协同矿化的混凝土裂缝自修复材料，通过好氧微生物和厌氧微生物一起使用，可以有效修复混凝土裂缝。但是，在海工环境中的混凝土，始终处于低氧环境中，好氧微生物不能发挥其作用，因此，这种方案并不适用于海工环境。
[0005]目前，对于海洋使用混凝土的修补材料，还没有比较完善的研究，通常是沿用陆地使用混凝土的修复材料。而陆地使用混凝土的修补材料在用于海洋使用的混凝土的修复时，存在修复效果差，性能不稳定，寿命短的缺陷。为此，本申请旨在提供一种耐海水的混凝土修补材料及其制备方法。

技术实现思路

[0006]为了弥补专用于海工环境中使用的混凝土的修补材料的相对空白，本申请提供了一种特别适用于在海工环境中使用的耐海水的混凝土修补材料及其制备方法，可以有效修复海工环境中部分失效的混凝土，修复效果好，性能稳定，寿命长久。
[0007]一种改进的微生物协同混凝土修补材料，由两部分混凝土浆料组成，分别是微生物协同修复性高粘结混凝土浆料和耐盐性致密混凝土浆料；
[0008]其中，微生物协同修复性高粘结混凝土浆料的组成为：
[0009][0010]余量为水；
[0011]其中，耐盐性致密混凝土浆料的组成为：
[0012][0013][0014]余量为水。
[0015]其中，微生物协同修复性高粘结混凝土浆料用于直接修复混凝土的失效部位，并持续对混凝土失效部位的裂缝进行修复，耐盐性致密混凝土浆料用于增强修复后的混凝土的强度和寿命。
[0016]进一步地，所述营养物为硝酸钾、酒石酸钾钠按照质量比为3：2的比例的混合物。
[0017]进一步地，所述改性磷酸镁水泥组成为：氧化镁:磷酸二氢钾:硅酸铝:EDTA
‑
2Na的质量比为(20
‑
30):(20
‑
25):(4
‑
8):(1
‑
5)。
[0018]进一步地，所述三元共聚聚丙烯酰胺为丙烯酰胺、丙烯酸、烯丙基
‑
Α
‑
D
‑
吡喃半乳糖苷三元共聚聚丙烯酰胺。
[0019]进一步地，所述丙烯酰胺、丙烯酸、烯丙基
‑
Α
‑
D
‑
吡喃半乳糖苷三元共聚聚丙烯酰胺优选具有如(I)所示的结构，
[0020](I)
[0021]其中，式(I)中，x:y:z＝(50
‑
70):(15
‑
25):(15
‑
25)。
[0022]进一步地，微生物协同修复性高粘结混凝土浆料中，三元共聚聚丙烯酰胺的含量优选为2
‑
2.5wt.％。
[0023]进一步地，所述普通钢纤维是指横截面积介于0.1mm2‑
4mm2的钢纤维。
[0024]在微生物协同修复性高粘结混凝土浆料中，考虑到应用的环境为海水环境，低氧
或无氧状态，且混凝土失效部位会有一些内在的裂纹，因此，本申请中使用了能够在低温无氧环境下进行矿化反应的反硝化型菌的芽孢体，利用反硝化型菌的芽孢体在低温无氧环境中的生长，不断修复混凝土内部深处的裂纹，增加混凝土的强度。
[0025]同时，考虑到应用的环境为海水环境，添加了相对较高含量的三元共聚聚丙烯酰胺，可以在保证混凝土低浊度的同时，提升混凝土的粘度，降低其扩展度，可以让海水环境中的修复施工相对容易。即，用相对较少的混凝土对特定的失效部位完成快速修复施工。并让微生物协同修复性高粘结混凝土浆料指向性地修复在失效部位及存在微裂纹的部位。若三元共聚聚丙烯酰胺的含量低于1.5wt.％，则存在扩展度过高，不适于海工环境中队混凝土进行快速修复。
[0026]此外，专利技术人在前期的研究过程中，发现三元共聚聚丙烯酰胺具有较好的吸水性，在混凝土中的掺入量越多，吸水性越强，在掺入量过多的情况下，成型时未排出的水越多，这些水在砂浆硬化过程中蒸发造成一定的微孔，从而在微观形貌上显现为有害孔和多害孔的含量增加，进而在宏观上呈现出抗压强度的下降。但是，在本申请的海工环境中使用的混凝土的修补材料中，微生物协同修复性高粘结混凝土浆料是用于直接修复失效部位的混凝土，其外表面还会用耐盐性致密混凝土浆料进行表面修复，且其中并未使用粗集料。因此，几乎不会出现在修复层中形成大量有害孔和多害孔的情形，进而，1.5
‑
2.5wt.％三元共聚聚丙烯酰胺是更为合适的，而不再受限于传统混凝土中1.5wt.％的添加上限。更为优选地，微生物协同修复性高粘结混凝土浆料中，三元共聚聚丙烯酰胺的含量优选为2
‑
2.5wt.％更合适。
[0027]同时，微生物协同修复性高粘结混凝土浆料的作用是为了快速对需要修复的部位进行修复，并作为承接外部的耐盐抗菌混凝土层的中间层，其组成中不添加粗集料。但是，这会使得中间层的强度降低。为此，本申请在微生物协同修复性高粘结混凝土浆料中添加了横截面积小于等于0.01mm2的超细钢纤维。一般的钢纤维都具有优异的抗拉强度，可以用于改善混凝土的抗压强度、拉伸强度、抗弯强度、冲击强度、韧性、冲击韧性等各项性能。本申请中所使用的横截面积S1小于等于0.01mm2的钢纤维，不仅具有改善混凝土的强度的作用，还可以在有效提升中间层混凝土的密实性，提升修复后的混凝土的稳定性和使用寿命。当钢纤维的横截面积过大，混凝土的密实度会随着横截面积的增加而降低。
[0028]耐盐性致密混凝土浆料是用于修复整个混凝土表面，提高整个混凝土表面的强度和寿命的。因此，相对于微生物协同修复性高粘结混凝土浆料而言，耐盐性致密混凝土浆料制成的混凝土的扩展度需要适当增加，且还需要维持相对较高的粘度和较低的浊度。因此，需要将三元共聚聚丙烯酰胺的含量控制在0.4
‑
0.8wt.％的范围内，若三元共聚聚丙烯酰胺的含量过高，特别是高于1.2wt.％以后，混凝土的扩展度会明显下降，会影响混凝土的强度。
[0029]进一步地，在耐盐性致密混凝土浆料中，需要同时使用细集料和粗集料两种配料，以维持混凝土的基本强度。此外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改进的微生物协同混凝土修补材料，由两部分混凝土浆料组成，分别是微生物协同修复性高粘结混凝土浆料和耐盐性致密混凝土浆料；其中，微生物协同修复性高粘结混凝土浆料的组成为：余量为水；其中，耐盐性致密混凝土浆料的组成为：余量为水。2.如权利要求1所述的一种改进的微生物协同混凝土修补材料，其特征在于，所述营养物为硝酸钾、酒石酸钾钠按照质量比为3：2的比例的混合物。3.如权利要求1所述的一种改进的微生物协同混凝土修补材料，其特征在于，所述改性磷酸镁水泥组成为：氧化镁:磷酸二氢钾:硅酸铝:EDTA
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2Na的质量比为(20
‑
30):(20
‑
25):(4
‑
8):(1
‑
5)。4.如权利要求1所述的一种改进的微生物协同混凝土修补材料，其特征在于，所述三元共聚聚丙烯酰胺为丙烯酰胺、丙烯酸、烯丙基
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Α<...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙国文，刘志勇，许文祥，王凤娟，张光磊，王彩辉，韩玉芳，刘凌，郑皓睿，董琪，苑九强，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：