一种混凝土结构微裂缝深处的生物修复方法和应用技术

本发明专利技术属于微生物和土木工程交叉技术领域，公开了一种混凝土结构微裂缝深处的生物修复方法，包括如下步骤：S1、制备混凝土裂缝修复液；S2、裂缝预处理；S3、根据裂缝宽度选择不同修复工艺：对于0.3～1mm宽度裂缝选择注射修复；对于1～3mm宽度裂缝选择分层填充材料后注射修复；S4、裂缝表面涂覆修复。本发明专利技术采用分层填充辅助材料修复以及利用特制长针头的注射器注射修复液解决了不同宽度混凝土深处裂缝难以完全修复的问题，后续经过表面涂覆修复再次加强保护，提高了结构的耐久性。与传统混凝土裂缝修复方法相比具有可操作性强，与混凝土材料相容性好，绿色环保的优势。绿色环保的优势。绿色环保的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土结构微裂缝深处的生物修复方法和应用


[0001]本专利技术属于微生物和土木工程交叉
，尤其是一种混凝土结构微裂缝深处的生物修复方法和应用。

技术介绍

[0002]混凝土因其材料来源广泛、施工工艺简单多变以及强度高等特点，现已是土木建筑领域使用最为广泛的建筑材料，但是混凝土在凝结硬化过程中由于温度湿度变化而引起不均匀收缩或膨胀，以及后期使用期间由外荷载引起材料内应力，在混凝土内部或表面产生裂缝，裂缝会降低混凝土的使用寿命，混凝土结构的耐久性会受到影响。我国针对混凝土结构裂缝宽度在《混凝土结构设计规范》(GB50010
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2010)中规定了限值，一般情况下裂缝宽度不超过0.3mm。目前，常用的传统混凝土裂缝修复手段有灌浆法、表面处理法、填充法等。这些修复方法大多使用无机材料(水泥等)和有机材料(环氧树脂、甲基丙烯酸树脂、聚氨酯类等)对裂缝进行修补，在工程实践中取得了一定的治理效果，但也存在一系列问题，这些方法往往很难对混凝土的内部损伤及深处裂缝进行有效修复。
[0003]相比于其他传统修复方式，微生物诱导碳酸钙沉淀技术具有机理简单，快速高效，成本低、环境友好等特点，且修复过程不会对环境造成伤害，可起到对混凝土深裂缝修护和加强保护的作用。并且生物修复方法基本上不会受到混凝土裂缝大小的限制，可以弥补传统常规方法不能修复微小裂缝的缺点。对于深度方向的裂缝来说，由于裂缝纵向距离长，当修复液进入裂缝内部时易被混凝土裂缝侧壁吸收，无法到达裂缝底部，使得矿化反应产生的碳酸钙不均匀，修复效果并不理想。而且微生物修复裂缝宽度有限，在已有报道中，对于只利用细菌修复混凝土裂缝，在保证修复效果的情况下修复裂缝宽度几乎不超过1mm，所以修复超过1mm的裂缝往往需要添加一些辅助材料，菌体矿化反应产生的碳酸钙将材料颗粒胶结起来，达到修复裂缝的目的。此修复方式对于深裂缝来说，会存在裂缝上层的材料完全胶结、裂缝中下层材料并未完全胶结的情况，使得裂缝深处修复效果不佳。
[0004]微生物诱导碳酸钙沉淀技术修复混凝土裂缝，其中一种修复机理为直接将尿素分解菌种和相关原料注入裂缝中从而达到修复的效果。利用此种修复机理修复深度方向的裂缝的研究报道较少。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一种混凝土结构微裂缝深处的生物修复方法和应用。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种混凝土结构微裂缝深处的生物修复方法，包括如下步骤：
[0008]S1、制备混凝土裂缝修复液；
[0009]S2、裂缝预处理；
[0010]S3、根据裂缝宽度选择不同修复工艺：对于0.3～1mm宽度裂缝选择注射修复；对于
1～3mm宽度裂缝选择分层填充材料后注射修复；
[0011]S4、裂缝表面涂覆修复。
[0012]进一步地，S1步骤中修复液包括巴氏芽孢八叠球菌菌液以及尿素和钙盐混合溶液；
[0013]其中，巴氏芽孢八叠球菌菌液的制备方法为：使用培养基进行活化培养，活化培养条件为28～35℃，180～220r/min，摇床培养15～18h；活化后进行扩大培养，条件为28～35℃，180～220r/min，摇床培养22～24h，得到巴氏芽孢八叠球菌菌液；
[0014]所述培养基的成分及含量为：酵母提取物18～22g/L，硫酸铵8～12g/L，0.13mol/LTris，用2mol/L的HCl调节pH值至8.5～9.5；
[0015]尿素和钙盐混合溶液中尿素与钙盐物质的量的比为1：1，浓度为1.5～2mol/L。
[0016]进一步地，所述钙盐包括氯化钙或乙酸钙。
[0017]进一步地，S2步骤中裂缝预处理为：对裂缝区域进行表面清洁，对裂缝进行灌水清洗并记录灌满水量，清洗完成后将水吸出；测量裂缝宽度及深度后表面覆盖透明塑料薄膜，塑料薄膜材质为聚乙烯，等待其干燥进行后续操作。
[0018]进一步地，S3步骤中修复0.3～1mm宽度裂缝的具体方法为：利用特质长针头注射器注射巴氏芽孢八叠球菌菌液，再注射尿素和钙盐混合溶液，二者的体积比为1:1～2，二者的体积总量为灌水量总体积；重复时间间隔为11～13h，直至裂缝完全修复结束此步骤；
[0019]修复1～3mm宽度裂缝具体方法为：向裂缝底部填充1～2cm辅助材料后利用长针头的注射器注射巴氏芽孢八叠球菌菌液，再注射尿素和钙盐混合溶液，二者的体积比为1:1～2，二者的总液体量以将填充的辅助材料完全浸没为准，重复注射修复液时间间隔为11～13h，菌体反应产生的碳酸钙将填充的辅助材料胶结成整体后，再填充1～2cm辅助材料依次循环，直至裂缝修复完全。
[0020]进一步地，所述辅助材料包括陶粒、氧化铝、火山石或再生骨料；
[0021]或者，所述辅助材料的粒径范围为0.5～1mm。
[0022]进一步地，所述长针头注射器的长针头的长度为60～200mm，针头外径为0.3～2mm，长针头注射器的材质为不锈钢，根据裂缝实际宽度与深度选择适合的针头进行注射。
[0023]进一步地，S4步骤中裂缝表面涂覆修复时沿裂缝表面垂直方向上下各3～5cm区域为表面覆膜区域。
[0024]进一步地，S4步骤中裂缝表面涂覆修复时，先使用刷子涂刷巴氏芽孢八叠球菌菌液，再涂刷尿素和钙盐混合溶液，二者体积比为1:1～2。重复涂刷修复液时间间隔为11～13h，涂刷8～15次直至混凝土裂缝表面完全被碳酸钙覆盖，结束涂刷。
[0025]如上所述的方法在混凝土结构微裂缝深处修复方面中的应用。
[0026]本专利技术取得的优点和积极效果为：
[0027]1、本专利技术采用分层填充辅助材料修复以及利用特制长针头的注射器注射修复液解决了不同宽度混凝土深处裂缝难以完全修复的问题，后续经过表面涂覆修复再次加强保护，提高了结构的耐久性。与传统混凝土裂缝修复方法相比具有可操作性强，与混凝土材料相容性好，绿色环保的优势。
[0028]2、由于微生物修复裂缝宽度有限，在保证修复效果的情况下修复裂缝宽度几乎不超过1mm，大于1mm的裂缝无法实现完全修复，且深度方向的裂缝不易修复，针对此问题，本
专利技术方法采取分层填充辅助材料后再利用特质长针头注射器注射修复液，其中向裂缝中分层填充辅助材料较一次性完全填充材料相比，可以保证材料完全胶结，不会出现由于上层胶结后导致修复液无法到达下层的情况。并且利用长针头注射器注射可以直接接触到裂缝深处，并在修复液自身重力和液体流动的作用下使修复液均匀到达裂缝深处从而保证了反应产生的碳酸钙晶体充满裂缝各处，防止修复液未到达裂缝底部前被混凝土裂缝侧壁吸收，导致底部不能完全修复。
[0029]3、本专利技术方法中针对不同宽度的深裂缝采取不同的修复方法，此修复方法具有针对性，更大程度上保证了修复效果。
[0030]4、本专利技术方法中深处裂缝修复完成后，再将裂缝表面进行涂覆修复，起到了二次加固保护的作用，提高了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土结构微裂缝深处的生物修复方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、制备混凝土裂缝修复液；S2、裂缝预处理；S3、根据裂缝宽度选择不同修复工艺：对于0.3～1mm宽度裂缝选择注射修复；对于1～3mm宽度裂缝选择分层填充材料后注射修复；S4、裂缝表面涂覆修复。2.根据权利要求1所述的混凝土结构微裂缝深处的生物修复方法，其特征在于：S1步骤中修复液包括巴氏芽孢八叠球菌菌液以及尿素和钙盐混合溶液；其中，巴氏芽孢八叠球菌菌液的制备方法为：使用培养基进行活化培养，活化培养条件为28～35℃，180～220r/min，摇床培养15～18h；活化后进行扩大培养，条件为28～35℃，180～220r/min，摇床培养22～24h，得到巴氏芽孢八叠球菌菌液；所述培养基的成分及含量为：酵母提取物18～22g/L，硫酸铵8～12g/L，0.13mol/LTris，用2mol/L的HCl调节pH值至8.5～9.5；尿素和钙盐混合溶液中尿素与钙盐物质的量的比为1：1，浓度为1.5～2mol/L。3.根据权利要求2所述的混凝土结构微裂缝深处的生物修复方法，其特征在于：所述钙盐包括氯化钙或乙酸钙。4.根据权利要求1所述的混凝土结构微裂缝深处的生物修复方法，其特征在于：S2步骤中裂缝预处理为：对裂缝区域进行表面清洁，对裂缝进行灌水清洗并记录灌满水量，清洗完成后将水吸出；测量裂缝宽度及深度后表面覆盖透明塑料薄膜，塑料薄膜材质为聚乙烯，等待其干燥进行后续操作。5.根据权利要求1所述的混凝土结构微裂缝深处的生物修复方法，其特征在于：S3步骤中修复0.3～1mm宽度裂缝的具体方法为：利用长针头注射器注射巴氏芽孢八叠球菌菌液，再注射尿...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩培培，闻艺杰，许怀华，薛润泽，耿闻继，刘杰宇，孙帅，朱瑞莹，
申请(专利权)人：交通运输部天津水运工程科学研究所，
类型：发明
国别省市：