一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土及其制备方法，所述混凝土包括如下重量份数的原料：硅酸盐水泥300

【技术实现步骤摘要】
一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术涉及混凝土材料
，尤其涉及一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]混凝土作为当今建筑领域用量最大的材料，其抗渗性以及抗冻融性一直是人们关注的焦点。在北方寒冷及严寒地区的城市，混凝土尤其是一些低标号混凝土的渗流及冻胀问题给人们造成了很大的经济损失。在混凝土固化过程中，水分被水泥水化利用或是蒸发后会在内部形成大量毛细孔洞；在加水拌制过程中，因机械搅拌使其中裹入空气，也会在混凝土中留下孔隙。这些孔隙在水流渗透及冻融循环的作用下，会造成表面酥松膨胀从而导致承载力降低等问题。
[0003]提高混凝土的抗渗以及抗冻融性能现有技术一方面通过优化骨料级配，控制砂率，降低水灰比，使得混凝土内部密实度得以提高。这样提高了施工难度，对施工质量也提出了更高的要求。另一方面通过混凝土外加剂如引气剂的应用，在混凝土内部形成闭合的微孔，减少连通孔以提高抗渗及抗冻融性能。然而采用这种方式使得混凝土在气泡区域的水化反应不完全，会对混凝土的力学性能造成较大影响。
[0004]当出现渗流及冻胀破坏时，通常采用有机、无机砂浆进行表面被动修复。这类修复方式消耗大量的人力物力，并且混凝土内部一些微裂缝很难被发现修复，探求新型主动修复方式迫在眉睫。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于基于现有技术的不足，提供一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土及其制备方法，将一种具有矿化沉积功能的微生物菌种固载于珍珠岩上，并进行包裹处理后加入混凝土中，利用微生物的矿化功能在混凝土的裂缝孕育期得以作用，从而避免裂缝的进一步劣化，使得混凝土内部一些难以被发现的缺陷得以修复。通过在原有配合比基础上外掺的方式，将改性膨胀珍珠岩加入到混凝土内部，在不降低混凝土力学性能且不增加额外施工负担的同时，提高混凝土的抗渗抗冻融的性质。本专利技术制备的混凝土由于添加了膨胀珍珠岩以及膨胀珍珠轻石，还兼具保温隔热的功能，符合当代人们的需求。
[0006]为实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]本专利技术提供了一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土，其包括如下重量份数的原料：硅酸盐水泥300
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500份、硅灰或粉煤灰50
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65份、细骨料450
‑
650份、粗骨料900
‑
1250份、减水剂10
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15份、水250
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400份、改性膨胀珍珠岩5
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10份、膨胀珍珠轻石10
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50份。
[0008]进一步，所述硅酸盐水泥为P42.5级普通硅酸盐水泥；硅灰平均粒径为0.1μm
‑
0.5μm；减水剂为聚羧酸减水剂；细骨料为天然河砂，天然河砂为中砂，细度模数为2.3
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3.0，使用前通过5mm筛网，以避免河砂中的杂质影响水泥的水化作用；粗骨料为天然石子，粒径为3
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20mm；改性膨胀珍珠岩使用的膨胀珍珠岩原料粒径为30
‑
50目，质量吸水率约为400％
‑
450％，导热系数为0.03W/(m*k)
‑
0.05W/(m*k)，利用膨胀珍珠岩的高吸水率，将微生物固载于内部，同时在混凝土搅拌及固化过程中对微生物提供一定的保护；膨胀珍珠轻石为大颗粒膨胀珍珠岩，粒径为10mm
‑
30mm。
[0009]进一步，所述改性膨胀珍珠岩的制备方法如下：
[0010]步骤1：采用真空浸渍吸附法，将膨胀珍珠岩置于真空负压筒中，在负压
‑
0.2Mpa下，将微生物菌液饱和吸附在膨胀珍珠岩的内部，于60
‑
70℃下烘干至恒重，得到固载微生物的膨胀珍珠岩；
[0011]步骤2：在固载微生物的膨胀珍珠岩表面均匀喷涂由营养液、固化剂和水混合而成的营养液保护层，待表面营养物质凝结，得到改性膨胀珍珠岩。
[0012]进一步，所述步骤1中微生物菌液与膨胀珍珠岩的重量份数比为2:1。
[0013]进一步，所述步骤1中的微生物为一种基于尿素分解的产脲酶菌种或一种涉及有机碳向无机碳转化的微生物菌种。产脲酶菌种是指一种能够代谢生成脲酶，分解尿素生成碳酸盐等具有胶结性材料的菌种。涉及有机碳向无机碳转化的菌种是其指在代谢过程中将有机酸钙(如乳酸钙)转化为碳酸钙以修复内部缺陷。
[0014]进一步，所述产脲酶菌种尤指一种KJ01菌种(已于2018年3月26日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.15516)，将KJ01菌种固载于膨胀珍珠岩上并加入混凝土中，使得其在混凝土的裂缝孕育期得以作用，避免了混凝土的进一步劣化。其次，当混凝土受到作用产生裂缝时，微生物也能矿化沉积产生作用，对裂缝起到了一定的修复作用。
[0015]所述涉及有机碳向无机碳转化的微生物菌种尤指一种科氏芽孢杆菌，该菌种能够利用营养液中的乳酸钙进行代谢将其转化为碳酸钙以修复混凝土内部的缺陷。
[0016]进一步，当微生物菌种为KJ01菌种时，营养液的组分及含量为：蛋白胨0.7
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1.5份、尿素10
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12份、硝酸钙10
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15份、氯化钠0.5
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0.8份、肌苷1
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2份、磷酸二氢钠15
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20份、水100
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150份。在上述营养液中，蛋白胨和尿素为微生物KJ01生长所必须的营养物质；氯化钠为微生物KJ01细胞提供合适的渗透压；肌苷和磷酸二氢钠为微生物芽孢的萌发因子，促进微生物的萌发与复苏；硝酸钙为四水合硝酸钙，为微生物KJ01的矿化沉积提供合适浓度的钙源。
[0017]当微生物菌种为科氏芽孢杆菌时，营养液的组分及含量为：牛肉膏0.6
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0.8份、蛋白胨0.7
‑
1.0份、乳酸钙10
‑
15份、肌苷1
‑
2份、磷酸二氢钠15
‑
20份、水100
‑
150份。在上述营养液中，牛肉膏和蛋白胨为微生物科氏芽孢杆菌生长所必须的营养物质；乳酸钙为五水合乳酸钙，为科氏芽孢杆菌的矿化沉积提供合适浓度的有机碳和钙源。
[0018]进一步，所述步骤2中固化剂的组分及含量为：氧化镁150
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200份、磷酸二氢钾70
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80份、无水乙酸钠3
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5份。氧化镁和磷酸二氢钾为磷酸钾镁水泥的原料，利用磷酸钾镁水泥快硬早强的特点，将营养物质固载其中包裹在膨胀珍珠岩表面。无水乙酸钠为磷酸钾镁水泥缓凝剂，调控磷酸钾镁水泥凝结时间约为30min左右，从而便于喷涂施工。
[0019]进一步，所述步骤2中固化剂的组分及含量为：石膏200
‑
250份、柠檬酸2
‑
3份。利用石膏快硬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土，其特征在于，所述微生物混凝土包括如下重量份数的原料：硅酸盐水泥300
‑
500份、硅灰或粉煤灰50
‑
65份、细骨料450
‑
650份、粗骨料900
‑
1250份、减水剂10
‑
15份、水250
‑
400份、改性膨胀珍珠岩5
‑
10份、膨胀珍珠轻石10
‑
50份。2.根据权利要求1所述的一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土，其特征在于，所述硅酸盐水泥为P42.5级普通硅酸盐水泥；硅灰平均粒径为0.1μm
‑
0.5μm；细骨料为天然河砂，天然河砂通过5mm筛网去除杂质；粗骨料为天然石子，粒径为3
‑
20mm；减水剂为聚羧酸减水剂；改性膨胀珍珠岩粒径为30
‑
50目，质量吸水率约为400％
‑
450％，导热系数为0.03W/(m*k)
‑
0.05W/(m*k)；膨胀珍珠轻石粒径为10mm
‑
30mm。3.根据权利要求1所述的一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土，其特征在于，所述改性膨胀珍珠岩的制备方法如下：步骤1：采用真空浸渍吸附法，将膨胀珍珠岩置于真空负压筒中，在负压
‑
0.2Mpa下，将微生物菌液饱和吸附在膨胀珍珠岩的内部，于60
‑
70℃下烘干至恒重，得到固载微生物的膨胀珍珠岩；步骤2：在固载微生物的膨胀珍珠岩表面均匀喷涂由营养液、固化剂和水混合而成的营养液保护层，待表面营养物质凝结，得到改性膨胀珍珠岩。4.根据权利要求3所述的一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土，其特征在于，所述步骤1中，微生物菌液与膨胀珍珠岩的重量份数比为2:1。5.根据权利要求3所述的一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土，其特征在于，所述步骤1中的微生物为一种基于尿素分解的产脲酶菌或一种涉及有机碳向无机碳转化的微生物菌种。6.根据权利要求5所述的一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土，其特征在于，所述产脲酶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李珠，贾冠华，
申请(专利权)人：山西晟科微生物建材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：