裂缝自修复水泥基材料添加剂及其使用方法和水泥基材料技术

本发明专利技术提供了一种裂缝自修复水泥基材料添加剂及其使用方法和水泥基材料。添加剂按载体270～500g、乳酸钙5～10g和100mL的菌液离心而得的菌泥组成，所述的菌液是将菌株Bacillus?halodurans按常规方式接种至培养基中培养得到，菌液中所含菌体浓度为(5～6)×106个/mL，所述载体为炉渣或陶粒，所述的乳酸钙配制成质量百分比为1％水溶液加入。基于所述的裂缝自修复水泥基材料添加剂的水泥基材料，所述的添加剂的质量占水泥砂浆和添加剂总质量的20％～40％。经24h固化后浸泡于30℃的恒温富氧水浴中。5天后裂缝中产生少量白色物质，40天后裂缝可完全被填满，裂缝修复完全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种水泥基材料裂缝自修复的添加剂、水泥基材料，尤其是一种利用微生物技术并且能够使裂缝产生自动修复功能的添加剂和水泥基材料。
技术介绍
近50年来国内外混凝土结构的失效多是由混凝土开裂引起的，从而使得腐蚀性介质如硫酸盐、氯盐等非常容易地浸入到混凝土内部，对混凝土本身及预埋的钢筋造成破坏，极大程度地缩短了混凝土结构的使用寿命，而由此引发的事故屡屡发生，不仅给国家和人民带来了巨大的经济损失，而且也严重威胁着人身安全。水泥基材料裂缝的自修复方法目前在世界范围内已经得到了非常广泛的关注与研究，概括起来有预埋内注胶黏剂的空心胶囊/玻璃管/玻璃纤维、预埋形状记忆合金以及微生物的原位修复方法。但是这些方法均存在着无法避免的缺陷预埋内注胶黏剂的空心胶囊或者空心纤维都为玻璃管制，给混凝土的搅拌带来了很大的不便，而且无法确保在混凝土结构内部的均匀分布；预埋形状记忆合金也只能实现混凝土裂缝“线”的修复而无法达到“点”的修复；而原位修复的方式仍需要外部能量的不断供给，而且无法自动做出适当的响应，缺少自我调节和自我修复的机制，而且这一机理在修复的过程中产生氨气，对大气环境产生较大破坏。
技术实现思路
为了使混凝土材料一旦产生裂缝后便能够主动在裂缝处自动修复，并阻止裂缝的进一步拓展，以保证结构的完整，延长材料的服役寿命，增强其耐久性，本专利技术提供了一种裂缝自修复水泥基材料添加剂及其使用方法和水泥基材料，利用微生物矿化作用使水泥基材料裂缝产生自修复效果。本专利技术采用如下技术方案一种裂缝自修复水泥基材料添加剂，按载体270 500g、乳酸钙5 IOg和IOOmL的菌液离心而得的菌泥组成，所述的菌液是将菌株Bacillus halodurans按常规方式接种至培养基中培养得到,菌液中所含菌体浓度为(5 6) XlO6个 ML,所述载体为炉渣或陶粒，所述的乳酸钙配制成质量百分比为I %的水溶液加入。所述的载体的粒径为I. 18 2. 36mm。所述的载体浸泡于菌液中24h再使用。所述的培养基的组成按质量份计为蛋白胨4 6g、牛肉浸膏3 4g和水1000g。基于所述的裂缝自修复水泥基材料添加剂的使用方法，按照添加剂的质量占水泥砂浆和添加剂总质量的20% 40%的比例将添加剂加入水泥砂浆中混合均匀即得。基于所述的裂缝自修复水泥基材料添加剂的水泥基材料，所述的添加剂的质量占水泥砂浆和添加剂总质量的20% 40%。有益效果I.本专利技术的添加剂中的微生物能够很好的与水泥相混合，并且可以均匀分布在混凝土结构的每一个角落，当混凝土裂缝产生并接触到空气、水分后便开始主动修复裂缝，这样可以保证任何一处产生裂缝后都能够得到修复。2.本专利技术采用微生物的自修复方法，可以节约大量外部人工维修资金。3.根据实验，在修复初期，5天便能够明显在裂缝中形成碳酸钙沉淀物，40天后可形成一层致密的填充物，达到最佳的修复效果。4.本专利技术的添加剂对混凝土无害、不影响水泥的水化过程。附图说明图I是取自试样I和试样2的裂缝中少量白色物质做出的XRD图谱，以及澄清石灰水吸收二氧化碳所得碳酸钙的XRD图谱，经分析标定，该白色物质为方解石。其中曲线I为试样I的裂缝中的白色物质的XRD图谱，曲线2为试样2的裂缝中的白色物质的XRD图谱，曲线3为澄清石灰水吸收二氧化钛所得碳酸钙的XRD图谱。图2是取试样I的裂缝中少量白色物质得到的TEM图像。由图中可见方解石呈柱状结构。图3为试样I的裂缝中的白色物质的TEM图像。由图中的莫尔条纹以及衍射花样可以看出，其结晶度非常好。具体实施例方式一种裂缝自修复水泥基材料添加剂，按载体270 500g、乳酸钙5 IOg和IOOmL 的菌液离心而得的菌泥组成，所述的菌液是将菌株Bacillus halodurans按常规方式接种至培养基中培养得到，菌液中所含菌体浓度为(5 6) X IO6个/mL，所述载体为炉渣或陶粒，所述的乳酸钙溶液的质量百分比为1%。更优的是事先按照最大密度理论选择相应粒径的陶粒或者炉渣作为载体，浸泡于菌液中24h进行预处理。所述的载体的粒径为I. 18 2. 36mm。所述的培养基的组成按质量份计为蛋白胨4 6份、牛肉浸膏3 4份和水 1000份。按照常规的培养方法，将培养基调节pH为7.0，灭菌烘干后，将菌株巴氏芽胞杆菌Bacillus halodurans接种至配制好的培养基中，在30°C下进行振荡培养,振荡频率为 170r/min,培养24h，获得菌液；将该菌液置于7000r/min的离心机中5min，经冷冻离心得到菌泥。基于所述的裂缝自修复水泥基材料添加剂的使用方法，按照添加剂的质量占水泥砂浆和添加剂总质量的20% 40%的比例将添加剂加入水泥砂浆中混合均匀即得。本添加剂适用于各类以水泥为原材料的砂浆、混凝土。实施例I菌液的培养配制培养基(培养基成分如表I所示)，调节pH = 7. 0,121 °C高温灭菌25min，于 60°C烘箱中烘干后,将菌株Bacillus halodurans接种至装有培养基的三角瓶中(无菌操作)，摇床30°C振荡培养(振荡频率170r/min) 24h，得到浑浊菌液，菌液中所含的菌体浓度为(5 6) X IO6个/mL。将该菌液置于7000r/min的离心机中5min，经冷冻离心得到菌泥。表I培养基成分权利要求1.一种裂缝自修复水泥基材料添加剂，其特征在于，按载体270 500g、乳酸钙5 IOg和IOOmL的菌液离心而得的菌泥混合构成,所述的菌液是将菌株Bacillus haIodurans 按常规方式接种至培养基中培养得到，菌液中所含菌体浓度为(5 6) X IO6个/mL，所述载体为炉渣或陶粒，所述的乳酸钙配制成质量百分比为1%水溶液加入。2.如权利要求I所述的裂缝自修复水泥基材料添加剂，其特征在于，所述的载体的粒径为118 2. 36_。3.如权利要求I所述的裂缝自修复水泥基材料添加剂，其特征在于，所述的载体浸泡于菌液中24h再使用。4.如权利要求I所述的裂缝自修复水泥基材料添加剂，其特征在于，所述的培养基的组成按质量份计为蛋白胨4 6g、牛肉浸膏3 4g和水1000g。5.基于权利要求I 4任一所述的裂缝自修复水泥基材料添加剂的使用方法，其特征在于，按照添加剂的质量占水泥砂浆和添加剂总质量的20% 40%的比例将添加剂加入水泥砂浆中混合均匀即得。6.基于权利要求I 4任一所述的裂缝自修复水泥基材料添加剂的水泥基材料，其特征在于，所述的添加剂的质量占水泥砂浆和添加剂总质量的20% 40%。全文摘要本专利技术提供了一种裂缝自修复水泥基材料添加剂及其使用方法和水泥基材料。添加剂按载体270～500g、乳酸钙5～10g和100mL的菌液离心而得的菌泥组成，所述的菌液是将菌株Bacillus halodurans按常规方式接种至培养基中培养得到，菌液中所含菌体浓度为(5～6)×106个/mL，所述载体为炉渣或陶粒，所述的乳酸钙配制成质量百分比为1％水溶液加入。基于所述的裂缝自修复水泥基材料添加剂的水泥基材料，所述的添加剂的质量占水泥砂浆和添加剂总质量的20％～40％。经24h固化后浸泡于30℃的恒温富氧水浴中。5天后裂缝中产生少量白色物质，40天后裂缝可完全被填满，裂缝修复完全。文档编本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱春香，潘庆峰，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：