一种耐久自愈型混凝土的制备方法技术

本发明专利技术涉及混凝土制备技术领域，具体涉及一种耐久自愈型混凝土的制备方法。本发明专利技术在碳酸钙表面负载微生物，产生的有机酸与混凝土中碱性物质反应，从而形成不溶于水的结晶体，结晶体不断地生长而实现细微裂缝自愈合，从而达到混凝土耐久性的目的，苯酚进入普通硅酸盐水泥颗粒层内部，并在内部发生聚合反应，提高混凝土的耐久性，碳酸钙表面负载微生物，细菌孢子和营养物质有效填充在混凝土内部孔隙中，形成了自愈性保护层，被激活的细菌孢子，有效地承受混凝土的高碱性环境，有利于碳酸钙的分解，在混凝土结构的生命周期中，结晶体持续不断地生长，从而达到混凝土的耐久性自愈修复效果，具有广泛的应用前景。

A preparation method of durable self healing concrete

The invention relates to the technical field of concrete preparation, in particular to a method for preparing durable self healing concrete. The invention is loaded with microorganism on the surface of calcium carbonate, and the organic acid produced by the product is reacted with the alkaline substance in the concrete, thus forming the insoluble crystallizer. The crystallization is constantly growing to achieve the self healing of the fine cracks, thus achieving the durability of the concrete, and the phenol enters the inner layer of the ordinary portland cement. There is a polymerization to improve the durability of concrete. The surface load microbes of calcium carbonate, bacterial spores and nutrients are effectively filled in the inner pores of concrete. The self healing protective layer is formed. The activated bacterial spores can effectively withstand the high alkaline environment of concrete, which is beneficial to the decomposition of calcium carbonate and in coagulation. In the life cycle of the soil structure, the crystal is continuously growing, so as to achieve the concrete self repairing effect of durability and has wide application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种耐久自愈型混凝土的制备方法
本专利技术涉及混凝土制备
，具体涉及一种耐久自愈型混凝土的制备方法。
技术介绍
混凝土是世界上使用最广泛的建筑材料，也是一种典型的脆性材料。在使用过程中会在外力或其他因素作用下，产生开裂或局部损伤，造成力学性能和耐久性能降低，甚至还可能引发宏观裂缝并出现脆性断裂，给社会造成难以挽回的损失。目前，针对混凝土裂缝的修复材料主要有两种，分别是无机修复材料、有机修复材料。无机修复材料主要是指水泥基修复材料，其应用范围最为广泛，技术也比较成熟，但在应用过程中粘结性能不好；有机修复材料是以具有某种修复特性的有机物作为修复主剂，辅以增韧剂、引发剂以及偶联剂等有机物质掺和在一起，使其具有对混凝土裂缝修复的效果，与无机修复材料相比，其具有粘结强度高的特性，但大部分有机物属于有毒物质，在使用过程中应尽量避免对人身的伤害。市场上所拥有的混凝土裂缝修复材料大都通过修复材料自身的硬化来完成裂缝的填补修复，其对混凝土基体自身的性能没有进行太大的改善。内置微生物是目前最常用的混凝土自愈合技术，微生物的活性及耐碱性等对自愈合性影响较大。近年来，微生物导致碳酸钙沉淀产生的生物化学行为备受关注。有学者指出微生物作为一种主要外加剂催化内置于混凝土中的前驱体化合物使其变成一种适合的充填材料是微生物作用裂缝愈合的主要机理。微生物自修复系统为混凝土基体微裂缝的修复和有效延缓潜在的危害提供了一种新的方法，节省了大量的外部修复所需的高额费用，且其安全性和耐久性也得到了大大的提高，混凝土的使用寿命也将延长。现有的微生物自修复系统还存在以下不足：1、部分微生物自修复系统培养基是外界人工提供的，自修复需要人为干预；2、微生物的生命周期要足够长，与混凝土结构相当，在直接加入微生物的情况下微生物活性会受到混凝土高碱性的抑制，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、尽管大量的无芽胞厌氧菌对强度几乎没有影响，但各种有机生物及前驱体化生物的存在致使混凝土抗压强度降低。因此，研制出一种能够解决上述性能问题的自愈型混凝土非常有必要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前微生物的生命周期要足够长，与混凝土结构相当，在直接加入微生物的情况下微生物活性会受到混凝土高碱性的抑制，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的缺陷，提供了一种耐久自愈型混凝土的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下所述的技术方案是：一种耐久自愈型混凝土的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取1.0～1.2kg普通硅酸盐水泥研磨粉碎，收集研磨粉末，将研磨粉末、丙酮和苯酚混合搅拌，得到混合浆料，将硅烷偶联剂KH-570和混合浆料混合搅拌后，并置于烘箱中烘干，收集干燥物并研磨过100目筛，得到改性水泥颗粒；（2）称取6～8g磷酸氢二钾、4～6g磷酸二氢钾、8～10g蔗糖、2～4g氯化钠、1～3g硫酸镁和2～4g柠檬酸混合搅拌，得到混合物，将混合物和去离子水混合置于搅拌机中搅拌，得到自制混合液，并调节自制混合液的pH值，按重量份数计，分别称取24～36份碳酸钙和16～20份自制混合液混合置于发酵罐中搅拌，再添加10～12份球形芽孢杆菌菌悬液，密封发酵，得到发酵产物，过滤发酵产物，去除发酵滤液，得到发酵滤渣；（3）将猪油和芝麻油混合搅拌，得到混合油，继续向混合油加入混合油质量1～2倍沼液，装入带有氧气的发酵罐中，密封发酵氧化，发酵氧化结束后，取出发酵产物，即为自制有机酸；（4）按重量份数计，分别称取20～30份改性水泥颗粒、16～20份发酵滤渣、10～12份自制有机酸和18～24份去离子水混合置于搅拌机中搅拌，再添加3～5份粉煤灰、4～6份碎石、2～4份磺化木质素、1～3份混凝土膨胀剂AEA和5～7份河沙，继续混合搅拌，出料，即可制得耐久自愈型混凝土。步骤（1）所述的研磨粉碎时间为6～8min，研磨粉末、丙酮和苯酚的质量比为1：2：3，搅拌时间为12～16min，硅烷偶联剂KH-570和混合浆料的体积比为1：4，搅拌时间为10～12min，烘干温度为65～75℃，烘干时间为24～32min。步骤（2）所述的搅拌时间为6～8min，混合物和去离子水的质量比为1：4，搅拌温度为24～28℃，搅拌时间为16～20min，调节自制混合液的pH值为7.0～7.2，混合搅拌时间为12～16min，球形芽孢杆菌菌悬液的菌含量为107cfu/mL，发酵温度为35～45℃，发酵时间为9～11天。步骤（3）所述的猪油和芝麻油的质量比为2：1，搅拌时间为4～6min，发酵氧化温度为30～36℃，发酵氧化时间为8～10天。步骤（4）所述的搅拌时间为20～30min，继续搅拌时间为1～3h。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术以碳酸钙为载体，利用载体表面负载微生物，在微生物作用下油脂发生酸败，并产生有机酸，与混凝土中碱性物质发生中和反应，形成了不溶于水的结晶体，尤其在干湿交替循环过程中，结晶过程被反复激活，在混凝土结构的生命周期中，结晶体持续不断地生长而实现细微裂缝自愈合，从而达到混凝土耐久性的目的，首先利用硅烷偶联剂对普通硅酸盐水泥表面进行改性，使硅酯基与水发生水解反应后形成硅醇基，硅醇基与普通硅酸盐水泥表面发生羟基反应，再通过干燥脱水形成部分共价键，最终硅烷偶联剂在普通硅酸盐水泥表面形成多分子覆盖膜，改变普通硅酸盐水泥固有的亲水性质，同时对其表面进行覆膜处理，通过苯酚进入普通硅酸盐水泥颗粒层内部，并在内部发生聚合反应，改善材料层间距，提高了有机和无机颗粒间界面结合能力，使其改性后作为界面结合剂，颗粒对混凝土内部孔隙进行有效的填充，同时由于两相间结合力大大增强，使混凝土的强度得以有效提高，再次提高混凝土的耐久性；（2）本专利技术在碳酸钙表面负载微生物，其中微生物含有丰富的球形芽孢杆菌，用细菌孢子和营养物质作为颗粒有效填充在混凝土内部孔隙中，形成了自愈性保护层，由于空气中的二氧化碳、水中存在游离的二氧化碳以及碳酸离子，易于与氢氧化钙提供的钙离子发生反应，并形成碳酸钙结晶，起到填充缝隙、填塞毛细孔道的作用，另外细菌孢子处于休眠状态下，直到水进入裂缝并激活它们，并开始汲取养分，产生石灰石，颗粒中所用的微生物能够使油脂酸败产生有机酸，有效地承受混凝土的高碱性，并产生大量的热量，有利于碳酸钙的分解，结晶过程被反复激活，在混凝土结构的生命周期中，结晶体持续不断地生长，从而达到混凝土的耐久性自愈修复效果，具有广泛的应用前景。具体实施方式称取1.0～1.2kg普通硅酸盐水泥研磨粉碎6～8min，收集研磨粉末，按质量比为1：2：3将研磨粉末、丙酮和苯酚混合搅拌12～16min，得到混合浆料，按体积比为1：4将硅烷偶联剂KH-570和混合浆料混合搅拌10～12min后，并置于烘箱中，在温度为65～75℃下烘干24～32min，收集干燥物并研磨过100目筛，得到改性水泥颗粒；称取6～8g磷酸氢二钾、4～6g磷酸二氢钾、8～10g蔗糖、2～4g氯化钠、1～3g硫酸镁和2～4g柠檬酸混合搅拌6～8min，得到混合物，将混合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐久自愈型混凝土的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取1.0～1.2kg普通硅酸盐水泥研磨粉碎，收集研磨粉末，将研磨粉末、丙酮和苯酚混合搅拌，得到混合浆料，将硅烷偶联剂KH‑570和混合浆料混合搅拌后，并置于烘箱中烘干，收集干燥物并研磨过100目筛，得到改性水泥颗粒；（2）称取6～8g磷酸氢二钾、4～6g磷酸二氢钾、8～10g蔗糖、2～4g氯化钠、1～3g硫酸镁和2～4g柠檬酸混合搅拌，得到混合物，将混合物和去离子水混合置于搅拌机中搅拌，得到自制混合液，并调节自制混合液的pH值，按重量份数计，分别称取24～36份碳酸钙和16～20份自制混合液混合置于发酵罐中搅拌，再添加10～12份球形芽孢杆菌菌悬液，密封发酵，得到发酵产物，过滤发酵产物，去除发酵滤液，得到发酵滤渣；（3）将猪油和芝麻油混合搅拌，得到混合油，继续向混合油加入混合油质量1～2倍沼液，装入带有氧气的发酵罐中，密封发酵氧化，发酵氧化结束后，取出发酵产物，即为自制有机酸； （4）按重量份数计，分别称取20～30份改性水泥颗粒、16～20份发酵滤渣、10～12份自制有机酸和18～24份去离子水混合置于搅拌机中搅拌，再添加3～5份粉煤灰、4～6份碎石、2～4份磺化木质素、1～3份混凝土膨胀剂AEA和5～7份河沙，继续混合搅拌，出料，即可制得耐久自愈型混凝土。...

【技术特征摘要】
1.一种耐久自愈型混凝土的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取1.0～1.2kg普通硅酸盐水泥研磨粉碎，收集研磨粉末，将研磨粉末、丙酮和苯酚混合搅拌，得到混合浆料，将硅烷偶联剂KH-570和混合浆料混合搅拌后，并置于烘箱中烘干，收集干燥物并研磨过100目筛，得到改性水泥颗粒；（2）称取6～8g磷酸氢二钾、4～6g磷酸二氢钾、8～10g蔗糖、2～4g氯化钠、1～3g硫酸镁和2～4g柠檬酸混合搅拌，得到混合物，将混合物和去离子水混合置于搅拌机中搅拌，得到自制混合液，并调节自制混合液的pH值，按重量份数计，分别称取24～36份碳酸钙和16～20份自制混合液混合置于发酵罐中搅拌，再添加10～12份球形芽孢杆菌菌悬液，密封发酵，得到发酵产物，过滤发酵产物，去除发酵滤液，得到发酵滤渣；（3）将猪油和芝麻油混合搅拌，得到混合油，继续向混合油加入混合油质量1～2倍沼液，装入带有氧气的发酵罐中，密封发酵氧化，发酵氧化结束后，取出发酵产物，即为自制有机酸；（4）按重量份数计，分别称取20～30份改性水泥颗粒、16～20份发酵滤渣、10～12份自制有机酸和18～24份去离子水混合置于搅拌机中搅拌，再添加3～5份粉煤灰、4～6份碎石、2～4份磺化木质素、1～3份混凝土膨...

【专利技术属性】
技术研发人员：周荣，杨亚生，张建初，
申请(专利权)人：周荣，
类型：发明
国别省市：江苏,32