【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于裂缝外加剂及其制法，具体为一种用于腐蚀性环境服役混凝土裂缝自修复的外加剂及其制备方法。
技术介绍
1、混凝土材料裂缝病害治理是基础设施运维的重要方面。裂缝存在极大程度降低混凝土材料的服役寿命。服役环境中的水分渗入裂缝中，为腐蚀介质向混凝土内部传输提供了快捷通道。腐蚀介质直达混凝土内部，引起内部的水化产物相转变、钢筋锈蚀，从而使得混凝土产生不均匀的局部体积变形，最终促使裂缝进一步扩展或诱导形成新裂缝。裂缝网络的形成破坏了混凝土材料的完整性，也极大程度降低了其结构承载功能。最终，随着裂缝的发展，混凝土结构功能逐渐丧失，并失去服役能力。因此，及时有效治理裂缝病害已经成为混凝土结构健康监测和运维的主要内容。
2、为了提高混凝土裂缝治理的时效性和智能化水平，具有裂缝自愈合能力的自修复剂被开发。当混凝土产生裂缝时，水分进入裂缝空间激发了自修复剂活性，使其能够产生一系列的生物/化学反应，产生固相产物封堵裂缝空间。微生物自修复方法是通过在裂缝中引入矿化微生物，借助微生物的诱导矿化能力实现裂缝的封堵。但混凝土裂缝溶液呈高碱性，极大程度限制了微生物的活性，使得微生物矿化范围仅存在于裂缝表层范围。多种改善微生物活性的方法被开发，如采用多孔介质负载微生物，使其存在相对温和的理化环境中；如采用水凝胶负载微生物，将其包埋在水凝胶中，避免与外界高碱性环境接触；如采用驯化强化手段提升微生物的碱耐受性，提高适应能力。实际上，裂缝溶液的ph通常高达13.0及以上，使用驯化策略很难使微生物能适应如此严酷的条件。而水凝胶虽然具有较好的吸水能力
3、普通硅酸盐水泥中镁离子泄露会产生新的腐蚀作用，镁源一旦泄露会与基体主要水化产物c-s-h反应形成没有胶凝能力的m-s-h，混凝土耐久性被破坏。因此，亟需开发有效的裂缝溶液理化环境改善方法，提高微生物矿化活动范围，提升裂缝全断面的自修复效果，才能实现裂缝对水分的阻碍能力，尤其是压力水的封堵。
技术实现思路
1、专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术目的是提供一种裂缝自修复范围广的用于腐蚀性环境服役混凝土裂缝自修复的外加剂，本专利技术另一目的是提供一种简单方便的用于腐蚀性环境服役混凝土裂缝自修复的外加剂的制备方法。
2、技术方案：本专利技术所述的一种用于腐蚀性环境服役混凝土裂缝自修复的外加剂，包括a组分微球和b组分微球；a组分微球包括以下重量份数的物质：钙源17.74～51.9份，微生物8～9份，增粘剂0.5～1份；b组分微球包括以下重量份数的物质：铝源28.1～49.51份，增粘剂0.5～1份；a组分微球、b组分微球的表面均包裹硫铝酸盐水泥-铁矿石粉混合胶凝层。
3、进一步地，b组分微球还包括4～5份硅源。
4、进一步地，硅源为硅酸钠，钙源为乳酸钙，铝源为偏铝酸钠。
5、进一步地，钙源、铝源、硅源中的钙、铝、硅的原子摩尔比为1:0～1:2
6、进一步地，微生物包括丙酸杆菌、互营丙酸氧化菌、互营乙酸氧化菌，丙酸杆菌、互营丙酸氧化菌和互营乙酸氧化菌的数量比例为1:1:3～4。
7、进一步地，a组分微球和b组分微球的粒径为3.5～5.0mm。
8、进一步地，增粘剂为聚丙烯酸钠、海藻酸钠、聚氧乙烯中的任意一种。
9、进一步地，外加剂的颗粒密度为1900～2100kg/m3。
10、进一步地，铁矿石粉细度为200目以上。
11、本专利技术所述的一种用于腐蚀性环境服役混凝土裂缝自修复的外加剂的制备方法，包括以下步骤：
12、步骤一，制备直径为3.5～5.0mm的a组分微球和b组分微球；
13、步骤二，将步骤一所得物进行常温洒水养护；
14、步骤三，将步骤二所得物浸渍在丙烯酸乳液中，40～50℃干燥；
15、步骤四，将步骤三所得物浸水24～30h后，取出干燥，得到用于腐蚀性环境服役混凝土裂缝自修复的外加剂。
16、进一步地，
17、修复原理：首先通过诱导无机矿物凝胶在裂缝中形成改善裂缝溶液环境，为微生物活动营造有力条件。其次，微生物矿化活动启动，通过利用三类微生物的互营关系，梯度代谢底物，逐渐将碳源底物转化为碳酸钙沉淀。最终，无机矿物凝胶反应与微生物矿化反应相互补充，实现裂缝断面的有效修复。
18、基于混凝土裂缝的高碱性原生环境特征，通过引入钙源、铝源和硅源，使其在裂缝原位中相互反应形成以水化铝酸钙和水化硅铝酸钙为主的无机矿物凝胶，钙铝矿物凝胶分子通常包含大量的化合水、结合水、配位水，具有极佳的体积膨胀能力，可以有效实现裂缝内部的封堵。增粘剂的作用在于及时絮凝生成的凝胶颗粒，避免其在流动水条件下随水分流失，增加其在裂缝空间中的附着能力。生成的水化铝酸钙凝胶还能够捕捉溶液中的自由氯离子、硫酸根离子等腐蚀介质，从而降低其危害。
19、同时，兼顾利用无机矿物凝胶反应堆对氢氧根离子的捕捉作用，降低液相中自由氢氧根离子浓度，从而改善裂缝化学环境特征，为微生物的萌发和生长提供温和条件。钙源(乳酸钙)进入裂缝溶液中后，释放的乳酸根离子提供了丙酸杆菌生长的营养条件。丙酸杆菌将乳酸根离子转化为丙酸和二氧化碳。释放的二氧化碳在碱性环境中将反应形成碳酸根离子，并最终结合钙离子形成碳酸钙沉淀。丙酸则会与氢氧根离子反应形成丙酸根离子，进而维持裂缝的低碱性条件。丙酸根离子的形成为互营丙酸氧化菌的生长提供了有利条件。丙酸根离子被氧化为乙酸分子和二氧化碳。同理，二氧化碳将会最终转化为碳酸钙沉积在裂缝空间中。而乙酸分子则会持续用于维持裂缝的低碱性环境条件。乙酸根离子是互营乙酸氧化菌的营养物，其将会进一步被分解为二氧化碳，并最终转化为碳酸钙沉淀。
20、有益效果：本专利技术和现有技术相比，具有如下显著性特点：
21、1、能够显著提高微生物矿化活动范围，无机矿物凝胶与微生物的协同作用能够极大程度提高裂缝中修复产物的分布范围，突破微生物自修复深度浅的限制，真正实现面向裂缝全区域范围的自修复，提升裂缝全断面的自修复效果，能够实现裂缝对水分的阻碍能力，尤其是压力水的封堵；
22、2、基于三类互营微生物关系，迁移扩散能力好，实现底物乳酸盐的梯度分解和利用，可以极大程度避免快速分解造成的二氧化碳气体逸出或后期修复能力不足的问题；
23、3、在混凝土开裂初期，水化铝酸钙和水化铝硅酸钙凝胶快速形成，首先在裂缝内部形成一定的封堵能力，铝酸盐与硅铝酸盐凝胶自身为混凝土水化产物种类之一，具有极佳的相容性，钙铝矿物凝胶的形成会捕捉沉积大量的氢氧根离子，显著降低裂缝溶液的ph，为微生物矿化提供了适宜的化学条件；
24、4、逐级分解的底物不仅能借助中间产物维持裂缝的低碱性环境，还能够充分反应形成碳酸钙矿物。真正实现微生物矿化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于腐蚀性环境服役混凝土裂缝自修复的外加剂，其特征在于：包括A组分微球和B组分微球；所述A组分微球包括以下重量份数的物质：钙源17.74～51.9份，微生物8～9份，增粘剂0.5～1份；所述B组分微球包括以下重量份数的物质：铝源28.1～49.51份，增粘剂0.5～1份；所述A组分微球、B组分微球的表面均包裹硫铝酸盐水泥-铁矿石粉混合胶凝层。
2.根据权利要求1所述的一种用于腐蚀性环境服役混凝土裂缝自修复的外加剂，其特征在于：所述B组分微球还包括4～5份硅源。
3.根据权利要求2所述的一种用于腐蚀性环境服役混凝土裂缝自修复的外加剂，其特征在于：所述硅源为硅酸钠，所述钙源为乳酸钙，所述铝源为偏铝酸钠。
4.根据权利要求1所述的一种用于腐蚀性环境服役混凝土裂缝自修复的外加剂，其特征在于：所述钙源、铝源、硅源中的钙、铝、硅的原子摩尔比为1:0～1:2。
5.根据权利要求1所述的一种用于腐蚀性环境服役混凝土裂缝自修复的外加剂，其特征在于：所述微生物包括丙酸杆菌、互营丙酸氧化菌、互营乙酸氧化菌，所述丙酸杆菌、互营丙酸氧化菌和互营乙酸氧
6.根据权利要求1所述的一种用于腐蚀性环境服役混凝土裂缝自修复的外加剂，其特征在于：所述A组分微球和B组分微球的粒径为3.5～5.0mm。
7.根据权利要求1所述的一种用于腐蚀性环境服役混凝土裂缝自修复的外加剂，其特征在于：所述增粘剂为聚丙烯酸钠、海藻酸钠、聚氧乙烯中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的一种用于腐蚀性环境服役混凝土裂缝自修复的外加剂，其特征在于：所述外加剂的颗粒密度为1900～2100kg/m3。
9.根据权利要求1所述的一种用于腐蚀性环境服役混凝土裂缝自修复的外加剂，其特征在于：所述铁矿石粉细度为200目以上。
10.根据权利要求1所述的一种用于腐蚀性环境服役混凝土裂缝自修复的外加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于腐蚀性环境服役混凝土裂缝自修复的外加剂，其特征在于：包括a组分微球和b组分微球；所述a组分微球包括以下重量份数的物质：钙源17.74～51.9份，微生物8～9份，增粘剂0.5～1份；所述b组分微球包括以下重量份数的物质：铝源28.1～49.51份，增粘剂0.5～1份；所述a组分微球、b组分微球的表面均包裹硫铝酸盐水泥-铁矿石粉混合胶凝层。
2.根据权利要求1所述的一种用于腐蚀性环境服役混凝土裂缝自修复的外加剂，其特征在于：所述b组分微球还包括4～5份硅源。
3.根据权利要求2所述的一种用于腐蚀性环境服役混凝土裂缝自修复的外加剂，其特征在于：所述硅源为硅酸钠，所述钙源为乳酸钙，所述铝源为偏铝酸钠。
4.根据权利要求1所述的一种用于腐蚀性环境服役混凝土裂缝自修复的外加剂，其特征在于：所述钙源、铝源、硅源中的钙、铝、硅的原子摩尔比为1:0～1:2。
5.根据权利要求1所述的一种用于腐蚀性环境服役混凝土裂...
【专利技术属性】
技术研发人员：张旋，庞本强，詹其伟，宋晨鹏，赵海涛，刘勇，芮雅峰，杨果，左少杰，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。