一种用于海工混凝土裂缝自修复的微生物修复剂制造技术

本发明专利技术提供一种用于海工混凝土裂缝自修复的微生物修复剂，属于混凝土自修复技术领域，包括科氏芽孢杆菌、调控剂、乳酸钙、珊瑚礁钙质砂，用聚氧化乙烯、乙烯基甲醚对珊瑚礁钙质砂进行处理后，将科氏芽孢杆菌、调控剂、乳酸钙固载于珊瑚礁钙质砂上。本发明专利技术能够增加珊瑚礁钙质砂表面粗糙度，提高界面过渡区粘结强度，减少缝隙，抑制SO

A microbial repairing agent for self repairing cracks in marine concrete

【技术实现步骤摘要】
一种用于海工混凝土裂缝自修复的微生物修复剂
本专利技术属于混凝土自修复
，具体涉及一种用于海工混凝土裂缝自修复的微生物修复剂。
技术介绍
混凝土是土木工程领域用途最为广泛、用量最大的一种建筑材料。然而混凝土属于非匀质各向异性材料，脆性大，抗拉强度较低，在使用过程中由于变形、老化、腐蚀等不利因素的影响，容易产生损伤积累，从而产生微裂缝。微裂缝不仅会降低混凝土的整体性，而且为腐蚀性物质提供了通道，腐蚀性物质的进入导致混凝土耐久性降低，甚至可能导致钢筋发生腐蚀，致使结构构件发生破坏，造成难以挽回的经济损失和人员伤亡。当前混凝土裂缝主要的修复方法为事后修复或者定时修复，然而这种被动、有计划的修复方式需要消耗大量人力物力，并且对于细小裂缝的修复仍具有较大的难度。作为一种新颖的混凝土裂缝修复技术，与其他类型修复技术相比，基于好氧微生物矿化沉积的裂缝自修复技术具有以下突出优点：(1)能够实现混凝土的裂缝自诊断与自修复。(2)微生物修复的矿化沉积产物为碳酸钙，与混凝土材料有较好的相容性。(3)自修复过程中不产生对人体有害的氨气，符合绿色和环保的理念。现有技术如授权公告号为CN106045400B的中国专利技术专利，涉及一种使用好氧嗜碱微生物的裂缝自修复混凝土及其制备方法，其组分为载有好氧嗜碱微生物修复剂的膨胀珍珠岩、水泥、石子、砂、硅灰、水、乳酸钙及减水剂。该裂缝自修复混凝土不仅具有裂缝自修复功能，也具备保温隔热功能，它以好氧嗜碱微生物为裂缝修复剂，以乳酸钙为微生物新陈代谢的营养质，膨胀珍珠岩作为裂缝修复剂的载体。当混凝土产生裂缝，水和空气的进入使处于休眠中的微生物恢复新陈代谢功能，将乳酸钙转化为碳酸钙沉淀，从而达到自行诊断和修复混凝土裂缝，防止裂缝的扩展，提高混凝土抗渗性能的目的。该专利技术所述的微生物裂缝自修复混凝土作为一种兼具裂缝自诊断和自修复、轻质、保温隔热功能的混凝土材料，具有很大的研究价值和应用潜力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于海工混凝土裂缝自修复的微生物修复剂，该专利技术能够增加珊瑚礁钙质砂表面粗糙度，提高界面过渡区粘结强度，减少缝隙，抑制SO42-进入混凝土内部，减少膨胀性侵蚀产物增加；能够调控科氏芽孢杆菌形成的碳酸钙颗粒主要为稳定的方解石型，能在裂缝内形成致密且结构稳定的封堵层。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：提供一种微生物修复剂，包括科氏芽孢杆菌、调控剂、乳酸钙、珊瑚礁钙质砂，用聚氧化乙烯、乙烯基甲醚对珊瑚礁钙质砂进行处理后，将上述科氏芽孢杆菌、调控剂、乳酸钙固载于上述珊瑚礁钙质砂上。海洋环境下，由于混凝土所处温度和湿度变化，不仅遭受硫酸盐侵蚀，同时会伴有干湿交替过程，使得混凝土侵蚀破坏更加严重。珊瑚礁钙质砂作为微生物依附载体大量掺入砂浆时，其与砂浆的界面粘结强度是混凝土中的“薄弱环节”，显著低于砂浆本体的粘结强度，降低了混凝土强度，且由于存在一定微孔隙，有利于SO42-进入混凝土，为石膏和钙矾石生成提供良好的结晶场所，在裂纹缝隙中生成较多的长棒状钙矾石和石膏，使得混凝土结构受到侵蚀破坏。用聚氧化乙烯，乙烯基甲醚对珊瑚礁钙质砂处理后，吸附在珊瑚礁钙质砂表面的聚氧化乙烯，乙烯基甲醚的分子链形成链缠结，增加珊瑚礁钙质砂表面的棱角，增加粗糙度，增加与砂浆之间的物理结合，提高机械咬合作用，提高界面过渡区粘结强度，减少缝隙，抑制SO42-进入混凝土内部，减少膨胀性侵蚀产物的生成，从而提高混凝土的耐久性。在一些实施方式中，上述聚氧化乙烯、乙烯基甲醚对珊瑚礁钙质砂进行处理的方法为：将珊瑚礁钙质砂，放入容器中，配制1.5-2.2wt％聚氧化乙烯的无水甲苯溶液；按照聚氧化乙烯：珊瑚礁钙质砂的质量比为1:49-51的比例，将上述聚氧化乙烯的无水甲苯溶液加入上述容器中，氮气保护下，加热回流，机械搅拌，滴加少量蒸馏水，充分吸附30-60min，滴加含有2.1-2.5vol％乙烯基甲醚的乙醇溶液，反应结束后，抽滤，洗涤烘干。在一些实施方式中，上述微生物修复剂的制备方法：将科氏芽孢杆菌培养至稳定期后，离心，洗涤沉淀，得浓缩菌体芽孢，用液体培养基稀释至1×109-3.6×109cells/mL，得菌液；将上述珊瑚礁钙质砂放入菌液中，真空吸附12-18min后取出，40-45℃烘干，得载菌珊瑚礁钙质砂；将上述载菌珊瑚礁钙质砂放入含有12-15wt％乳酸钙和2.8-3.2wt％调控剂的混合溶液中，真空吸附12-18min后取出，40-45℃烘干，得微生物修复剂。在一些实施方式中，上述调控剂为平平加。珊瑚礁钙质砂负载平平加，能够调控科氏芽孢杆菌形成的碳酸钙颗粒主要为性质稳定的方解石型，从而能够在裂缝内形成致密且结构稳定的封堵层，提高裂缝修复后的抗压强度，抗渗性。在一些实施方式中，上述微生物修复剂形成的碳酸钙沉淀中方解石型碳酸钙至少可达90.3％。本专利技术提供一种裂缝自修复混凝土，上述裂缝自修复混凝土的组成及其重量份包括：水泥420-450份、海水200-230份、碎石380-510份、硅灰15-25份、上述微生物修复剂180-200份、河砂400-550份、减水剂3-5份。在一些实施方式中，上述混凝土的抗侵蚀系数大于1.05。本专利技术提供一种聚氧化乙烯和乙烯基甲醚在提高混凝土抗渗性和/或抗压强度中的用途。在一些实施方式中，上述混凝土中包括珊瑚礁钙质砂。本专利技术提供一种微生物修复剂在制备裂缝自修复海工混凝土中的用途。本专利技术的有益效果为：1)本专利技术以珊瑚礁钙质砂作为微生物依附载体可以在很大程度上保证微生物活性，且在混凝土开裂时，钙质砂颗粒能快速破碎，所固载的微生物立即得到释放，能够及时对混凝土裂缝进行修复；2)本专利技术通过用聚氧化乙烯、乙烯基甲醚对珊瑚礁钙质砂处理后，吸附在珊瑚礁钙质砂表面的聚氧化乙烯、乙烯基甲醚的分子链形成链缠结，增加珊瑚礁钙质砂表面的棱角，增加粗糙度，增加与砂浆之间的物理结合，提高机械咬合作用，提高界面过渡区粘结强度，减少缝隙，抑制SO42-进入混凝土内部，减少膨胀性侵蚀产物的生成，从而提高混凝土的耐久性；3)本专利技术通过在珊瑚礁钙质砂上负载平平加，能够调控科氏芽孢杆菌形成的碳酸钙颗粒主要为性质稳定的方解石型，从而能够在裂缝内形成致密且结构稳定的封堵层，提高裂缝修复后的抗压强度，抗渗性。附图说明图1为本专利技术试验例1中珊瑚礁钙质砂表面粗糙度、混凝土抗压强度及劈裂抗拉强度；图2为本专利技术试验例2中混凝土干湿循环3个月侵蚀产物XRD图谱；图3为本专利技术试验例2中混凝土干湿循环3个月侵蚀产物TG-DSC图谱；图4为本专利技术试验例2中混凝土中钙矾石、石膏的含量，混凝土抗侵蚀系数；图5为本专利技术试验例3中裂缝处矿物晶体XRD图谱；图6为本专利技术试验例3中裂缝修复后试件的抗压强度恢复率、吸水率。附图标记说明：E是钙矾石、G是石膏、C是方解石型碳酸钙、C1是Ca(OH)2、C2是CaCO3、A是文石型碳酸钙、Q是石英、O是氧化铝。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微生物修复剂，其特征在于，包括科氏芽孢杆菌、调控剂、乳酸钙、珊瑚礁钙质砂，用聚氧化乙烯、乙烯基甲醚对所述珊瑚礁钙质砂进行处理后，将所述科氏芽孢杆菌、调控剂、乳酸钙固载于所述珊瑚礁钙质砂上。/n

【技术特征摘要】
1.一种微生物修复剂，其特征在于，包括科氏芽孢杆菌、调控剂、乳酸钙、珊瑚礁钙质砂，用聚氧化乙烯、乙烯基甲醚对所述珊瑚礁钙质砂进行处理后，将所述科氏芽孢杆菌、调控剂、乳酸钙固载于所述珊瑚礁钙质砂上。


2.根据权利要求1所述的微生物修复剂，其特征在于：所述聚氧化乙烯、乙烯基甲醚对珊瑚礁钙质砂进行处理的方法为：将珊瑚礁钙质砂，放入容器中，配制1.5-2.2wt％聚氧化乙烯的无水甲苯溶液；按照聚氧化乙烯：珊瑚礁钙质砂的质量比为1:49-51的比例，将所述聚氧化乙烯的无水甲苯溶液加入所述容器中，机械搅拌，滴加少量蒸馏水，充分吸附30-60min，滴加含有2.1-2.5vol％乙烯基甲醚的乙醇溶液，抽滤，洗涤烘干。


3.根据权利要求1所述的微生物修复剂，其特征在于：所述微生物修复剂的制备方法：
1)将科氏芽孢杆菌培养至稳定期后，离心，洗涤沉淀，得浓缩菌体芽孢，用液体培养基稀释至1×109-3.6×109cells/mL，得菌液；
2)将所述珊瑚礁钙质砂放入菌液中，真空吸附12-18min后取出，40-45℃烘干，得载菌珊瑚礁钙质砂；
3)将所述载菌珊瑚礁钙质砂放入含有12-15w...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金梁，张勇，王道隆，李涛，赖小颖，黄亚娥，孙浩铭，
申请(专利权)人：中交路桥华南工程有限公司，浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：广东;44