一种能够持续修复地铁工程混凝土的微生物胶囊制造技术

本发明专利技术公开了一种能够持续修复地铁工程混凝土的微生物胶囊，涉及混凝土修复技术领域，所述微生物胶囊为赖氨酸芽孢杆菌与培养基和大孔吸附树脂组成。本发明专利技术的微生物胶囊用于混凝土可以在较长时间内代替人工解决地下工程渗水问题，且其修复力较佳，可达99%，因此，本发明专利技术的微生物胶囊具有较大经济效益及市场潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种能够持续修复地铁工程混凝土的微生物胶囊
本专利技术涉及混凝土修复
，特别涉及一种能够持续修复地铁工程混凝土的微生物胶囊，主要针对容易渗水且人为修复困难的地下工程。本专利技术为申请号为201611006062.9的专利的分案申请。
技术介绍
现役混凝土结构开裂问题的处理，是整个土木工程领域普遍的技术难题。世界各国都有允许裂缝宽度的限值，例如美国和新西兰的技术标准允许裂缝宽度为0.4mm(干燥环境下)，我国为0.2～0.3mm。裂缝的出现影响了结构的安全性和适用性。地下工程若出现裂缝，将会产生渗水，严重影响地下工程的使用；而办公楼、住宅的梁、柱、墙等出现裂缝后，不仅影响建筑外观和寿命，还会威胁到人们的生命和财产安全。因此，需要采取适合的工程技术手段，对带裂缝混凝土进行修复处理。目前，常用的方法有表面封闭法、堵漏法和结构补强加固法等，但表面封闭法无法深入裂缝内部，不适合有明显水压的裂缝；堵漏法常用的灌浆、嵌缝材料为环氧树脂、聚氨酯等有机材料，与水泥基材料的热膨胀系数不同，相容性较差，另外，有机化学材料大多易挥发，释放出的气体对人体和环境有害；结构补强加固法操作复杂，成本较高。微生物诱导的碳酸钙沉积(MICP)技术作为一种崭新的技术备用应用于混凝土修补中。微生物诱导黏合是指利用微生物诱导生成的碳酸钙的胶凝性能，改善水泥基类材料的强度和耐久性能。主要有三种方案:1)裂缝修复，即将菌液、培养基、填充骨料(砂子、聚氨酯、硅凝胶等)填充裂缝，通过MICP作用，使填充材料与生成的碳酸钙结晶将裂缝填充，部分恢复混凝土的强度并提高耐久性，此方案的缺陷是依然需要后期人工修补，耗时耗力；2)微生物混凝土，即拌制混凝土时加入菌液，以期在混凝土内部孔隙中产生MICP，在抗压强度不降低的情况下提高抗拉强度和耐久性，此方案的缺陷是混凝土的碱性会影响菌种的活性，使其长期处于休眠状态，孢子的生存和发育能力会随着混凝土龄期变长空隙变小而逐渐降低，生存时间少于四个月，死后微生物会分解，对混凝土强度有影响；3)自修复或自愈合混凝土，先将细菌和培养基制成干燥的微生物胶囊，在混凝土拌和时掺入，细菌开始处于休眠状态，一旦混凝土开裂，氧气和水分进入，细菌即可恢复新陈代谢功能，呼吸产生二氧化碳，在湿润环境中二氧化碳与水泥基材料中的钙离子反应生成碳酸钙，以此填补裂缝，此方法的缺陷是，由于胶囊是一次性使用，为保证有裂纹时，胶囊随之开裂，因此胶囊壁薄，在开始拌入混凝土的时候即会出现大量微生物胶囊破裂，起不到修复作用；另外，即使微生物胶囊没有破裂，微生物胶囊在拌入混凝土的时候已经遇水激活，并且拌混凝土时大量的水会使微生物持续作用直到耗尽微生物胶囊内的培养基，丧失后续的修复作用，如申请号为“201210580233份.4”的专利公开了“一种内置好氧型微生物的复合胶囊地下结构混凝土自修复系统，包括混凝土基体，所述混凝土基体内设有微生物复合胶囊，所述微生物复合胶囊内包覆有好氧型微生物及适合所述好氧型微生物生长的培养基。”可以不用外加培养基，混凝土即可以实现智能修复。其机理是裂纹穿透复合胶囊，释放出微生物发生代谢作用生成二氧化碳与钙离子反应成碳酸钙以修复裂缝，此方法有以下缺陷：第一、复合胶囊中的培养基以及微生物释放出之后会对混凝土的强度产生影响；第二、胶囊只能使用一次，不能对混凝土同一位置的裂纹进行持续修复；第三，胶囊外表面为圆滑结构，与混凝土的粘结性较差，且水流入之后易被冲走，而无法发挥修复作用。鉴于此，一种在开始搅拌时不激发微生物活性、可持续修复混凝土胶囊的研究迫切需要解决。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种能够保持活性，与混凝土的粘结性优越且可以多次持续修复混凝土裂纹的一种能够持续修复地铁工程混凝土的微生物胶囊，主要针对容易渗水且人为修复困难的地下工程。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种能够持续修复地铁工程混凝土的微生物胶囊，包括以下步骤：步骤一、培养赖氨酸芽孢杆菌，离心后得到菌泥；步骤二、配置无水的赖氨酸芽孢杆菌培养基；步骤三、将步骤二配置的培养基与菌泥加入水中搅拌均匀得到混合液，所述水的质量为培养基和菌泥总质量的1-3倍，所述培养基的量为至少使菌泥正常代谢72小时；步骤四、向步骤三得到的混合液中加入大孔吸附树脂后，以250r/min的速度进行搅拌20-30min，过滤收集大孔吸附树脂，于20-30℃烘至含水量低于5％，所述混合液的质量为所述大孔吸附树脂的10-20倍；步骤五、将烘干后的大孔吸附树脂置于90-100％wt的酒精中浸泡30min后，在其表面均匀喷洒质量分数为20％水泥液，于30℃烘干，再次喷涂水泥与氯化钙混合液，混合液的质量分数为20％，使其厚度为0.8mm，于30℃烘干，即得到微生物胶囊。本专利技术还具有以下附加技术特征：一种包含微生物胶囊能够持续自修复的地铁工程混凝土，所述混凝土为C30混凝土，包含以下重量份的原料：水泥266份，粉煤灰114份，砂718份，细碎石592份，小碎石484份，水157份，HLC抗裂防渗剂33份，微生物胶囊15-20份。优选的，所述微生物胶囊在与混凝土搅拌之前经90-100％wt的酒精中浸泡20-50min。优选的，所述微生物胶囊包括芯层，保护层，外层；所述芯层为吸附有好氧嗜碱芽孢杆菌及对应培养基干粉的大孔吸附树脂，直径为0.1-1mm，所述保护层材料为水泥，厚度为0.1-1mm，所述外层材料为水泥与氯化钙混合层，厚度为0.1-1mm。优选的，所述微生物胶囊的制备方法包括以下步骤：步骤一、培养好氧嗜碱芽孢杆菌，离心后得到菌泥；步骤二、配置无水的好氧嗜碱芽孢杆菌培养基；步骤三、将培养基与菌泥加入水中搅拌均匀得到混合液，所述水的质量为培养基和菌泥总质量的1-3倍，所述培养基的量为至少使菌泥正常代谢72小时；步骤四、向步骤三得到的混合液中加入大孔吸附树脂后，以250r/min的速度进行搅拌20-30min，过滤收集大孔吸附树脂，于20-30℃烘至含水量低于5％，所述混合液的质量为所述大孔吸附树脂的10-20倍；步骤五、将烘干后的大孔吸附树脂置于90-100％wt的酒精中一次浸泡20-50min后，在其表面均匀喷洒水泥液，于20-30℃烘干，再次喷涂水泥与氯化钙混合液，于20-30℃烘干，即得到微生物胶囊，所述水泥液的质量分数为20-30％，所述水泥与氯化钙混合液的质量分数为20-30％。优选的，所述水泥与氯化钙混合层中水泥与氯化钙的质量比为2-3：1。优选的，所述好氧嗜碱芽孢杆菌为赖氨酸芽孢杆菌或蜡状芽孢杆菌。优选的，所述大孔吸附树脂型号为漂莱特A510。优选的，所述细碎石粒径为3mm，小碎石粒径为5-16mm。本专利技术和现有技术相比，其优点在于：本专利技术的微生物胶囊主要针对地下工程渗水问题，在无渗水情况下，微生物胶囊为干态，培养基为干粉状，菌种处于休眠状态，当发生渗水后，微生物胶囊不会开裂，保护层及外层具有渗水，透气作用，水分和氧气渗入微生物胶囊中，激活菌种进行代谢生成二氧化碳，二氧化碳与混凝土中的钙离子反应生成碳酸钙沉淀填补裂缝，外层氯化钙的加入可以加速及增加碳酸钙的生成及沉淀，裂缝一旦添补，微生物胶囊中的菌种再次被隔绝氧气及水进入休眠状态，由此，微生物胶囊可以多次持续的进行混凝土修复；另外，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能够持续修复地铁工程混凝土的微生物胶囊，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、培养赖氨酸芽孢杆菌，离心后得到菌泥；步骤二、配置无水的赖氨酸芽孢杆菌培养基；步骤三、将步骤二配置的培养基与菌泥加入水中搅拌均匀得到混合液，所述水的质量为培养基和菌泥总质量的1‑3倍，所述培养基的量为至少使菌泥正常代谢72小时；步骤四、向步骤三得到的混合液中加入大孔吸附树脂后，以250r/min的速度进行搅拌20‑30min，过滤收集大孔吸附树脂，于20‑30℃烘至含水量低于5%，所述混合液的质量为所述大孔吸附树脂的10‑20倍；步骤五、将烘干后的大孔吸附树脂置于90‑100%wt的酒精中浸泡30min后，在其表面均匀喷洒质量分数为20%水泥液，于30℃烘干，再次喷涂水泥与氯化钙混合液，混合液的质量分数为20%，使其厚度为0.8mm，于30℃烘干，即得到微生物胶囊。

【技术特征摘要】
1.一种能够持续修复地铁工程混凝土的微生物胶囊，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、培养赖氨酸芽孢杆菌，离心后得到菌泥；步骤二、配置无水的赖氨酸芽孢杆菌培养基；步骤三、将步骤二配置的培养基与菌泥加入水中搅拌均匀得到混合液，所述水的质量为培养基和菌泥总质量的1-3倍，所述培养基的量为至少使菌泥正常代谢72小时；步骤四、向步骤三得到的混合液中加入大孔吸附树脂后，以250r/min的速度进行搅拌20-30min，过滤收集大孔吸附树脂，于20-30℃烘至含水量低于5%，所述混合液的质量为所述大孔吸附树脂的10-20倍；步骤五、将烘干后的大孔吸附树脂置于90-100%wt的酒精中浸泡30min后，在其表面均匀喷洒质量分数为20%水泥液，于30℃烘干，再次喷涂水泥与氯化钙混合液，混合液的质量分数为20%，使其厚度为0.8mm，于30℃烘干，即得到微生物胶囊。2.根据权利要求1所述的能够持续修复地铁工程混凝土的微生物胶囊，其特征在于，所述微生物胶囊包括芯层，保护层，外层；所述芯层为吸附有好氧嗜碱芽孢杆菌及对应培养基干粉的大孔吸附树脂，直径为0.1-1mm，所述保护层材料为水泥，厚度为0.1-1mm，所述外层材料为水泥与氯化钙混合层，厚度为0.1-1mm。3.根据权利要求1所述的能够持续修复地铁工程混凝土的微生物胶囊，其特征在于，所述大孔吸附树脂型号为漂莱特A510。4.根据权利要求1所述的能够持续修复地铁工程混凝土的微生物胶囊，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、培养赖氨酸芽孢杆菌，离心后得到菌泥，菌泥浓度为6×109个/ml；步骤二、配置无水的赖氨酸芽孢杆菌，胰蛋白胨510g，大豆蛋白胨9...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦磊，孙世栋，唐禄博，张华玮，赵慷慨，林凡通，李壮壮，王丽丽，王鹏飞，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37