一种适用于盐碱环境的混凝土微生物自修复方法技术

本发明专利技术提供了一种适用于盐碱环境的混凝土微生物自修复方法；包括以下步骤：将微生物芽孢

【技术实现步骤摘要】
一种适用于盐碱环境的混凝土微生物自修复方法


[0001]本专利技术属于混凝土裂缝修复
；尤其涉及一种适用于盐碱环境的混凝土微生物自修复方法
。

技术介绍

[0002]盐碱侵蚀是盐碱地
、
沿海区域混凝土材料耐久性劣化的最主要因素之一，对道路
、
桥梁
、
港口
、
海堤
、
坝体等混凝土结构
、
构件的安全构成了严重的威胁
。
混凝土受盐碱环境侵蚀的主要方式有：直接化学侵蚀
、
碱
‑
骨料反应
、
氯离子和硫酸盐侵蚀，以及内部钢筋的锈蚀，通过外部荷载与泌水
、
收缩
、
温度梯度
、
冻融等的耦合作用，导致混凝土产生许多微裂缝并使其相互连通，进而加速水和侵蚀物质在混凝土内部的传输，进一步加速混凝土的破坏和失效
。
[0003]及时对混凝土裂缝进行修复，是延长其使用寿命
、
增强其安全性的有效措施
。
目前针对混凝土开裂问题主要有两种修复策略
。
一种是被动地等待人工修复，具体包括表面处理法
、
填充法
、
灌浆法
、
置换法等
。
这种方法需要消耗大量的人力
、
物力
(
维护费用可达构件建设费用的5倍
)
，且修复的效果相当有限
(
一般只能保持
10
～
15
年
)。
另一种是主动地进行自我修复，具体是指在混凝土中加入纤维
、
形状记忆合金
、
矿物掺合料
、
胶粘剂
、
微生物等，通过物理
、
化学或生物反应控制
、
修补裂缝
。
这种方法可对肉眼观察不到或混凝土内部的微裂缝进行早期自动修复，无需后期维护，且修复效果持久
。
同时，对于人工不便到达的环境或构件，自修复方法更具有绝对的技术
、
安全与经济优势
。
[0004]其中，微生物能够对开裂快速响应，其矿化产物与混凝土之间具有良好的相容性，且可以多次发挥作用，也即具有可持续的优点，再加上其环保
、
节能等特色，因此具有广阔的应用前景
。
但是，目前常用的微生物生长代谢活性受盐碱环境高盐度的抑制，无法有效发挥矿化作用，使该技术在盐碱环境中的应用受到很大的限制
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种适用于盐碱环境的混凝土微生物自修复方法，解决混凝土在盐碱环境裂缝的自我修复问题
。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]本专利技术涉及一种适用于盐碱环境的混凝土微生物自修复方法，将微生物芽孢
、
营养剂和矿化剂附着于多孔载体表面；通过多孔载体将微生物芽孢
、
营养剂和矿化剂植入混凝土内部，混凝土在盐碱环境中开裂后实现自我修复
。
[0008]优选地，所述微生物芽孢为耐盐碱产脲酶芽孢杆菌
。
[0009]优选地，所述微生物芽孢为耐盐芽孢杆菌
、
枯草芽孢杆菌
、
蜡状芽孢杆菌中的一种
。
[0010]优选地，所述微生物芽孢为悬液形式，其悬液芽孢浓度为
OD
600
值
1.0
‑
1.5
，
pH
为
6.5
‑
7.5。
[0011]优选地，所述营养剂为能够满足所选微生物复苏
、
生长
、
繁殖的需要且不会对混凝土力学和耐久性能造成严重损害的培养基，包括但不限于牛肉膏蛋白胨培养基
、Luria
‑
Bertani
培养基
。
[0012]优选地，所述矿化剂的成分为尿素和
Ca
2+
。
[0013]优选地，所述多孔载体为适宜芽孢吸附且对微生物复苏
、
生长
、
繁殖及混凝土力学与耐久性能无严重损害的多孔固体颗粒，包括但不限于陶粒
、
硅藻土
、
再生骨料中的一种
。
[0014]优选地，所述多孔载体为粒径3‑
6mm
的陶粒
。
[0015]优选地，所述微生物芽孢
、
营养剂和矿化剂通过负压抽滤附着于多孔载体表面；其方法具体为将多孔载体
、
微生物芽孢悬液
、
营养剂和矿化剂在真空干燥器中混匀，接通真空泵在干燥器中形成负压，抽取水分，使芽孢
、
营养剂和矿化剂附着于载体表面
。
[0016]优选地，所述载体替代部分骨料加入混凝土
。
[0017]优选地，所述盐碱环境为高氯离子
、
硫酸盐自然与工业环境，包括但不限于海洋
、
盐湖
、
盐碱地
。
[0018]本专利技术自修复原理为：利用多孔载体在混凝土内部植入耐盐碱产脲酶细菌芽孢，一方面可以耐受混凝土高
pH
的作用而保持长期潜在活性，在缺少水分和氧气的条件下维持休眠状态，混凝土开裂后随着外界水和氧气的进入，芽孢被激活而复苏，分泌脲酶将尿素分解为
NH3和
CO2，
NH3水解导致溶液
pH
值上升，促进
CO2的溶解以及
HCO3的水解，生成大量
CO
32
‑
，与
Ca
2+
生成具有胶结性的
CaCO3，实现裂缝自修复的效果；另一方面，利用该类细菌在高氯离子
、
硫酸盐条件下的生长代谢活性，突破盐碱环境对混凝土微生物自修复技术的限制，实现混凝土在盐碱环境裂缝自我修复的目的
。
[0019]本专利技术具有以下优点：
[0020]本专利技术所涉及的方法通过将耐盐碱产脲酶细菌芽孢
、
营养剂和矿化剂植入混凝土，能够突破盐碱环境对混凝土微生物自修复技术的限制，实现混凝土在盐碱环境裂缝自我修复的目的，极大地拓展了混凝土微生物自修复技术的应用范围和修复效率
。
附图说明
[0021]图1为耐盐芽孢杆菌芽孢形貌照片；
[0022]图2为耐盐芽孢杆菌在不同氯化钠浓度
Gibbons
培养基中的生长曲线图；
[0023]图3为耐盐芽孢杆菌修复
60d
后的混凝土试件照片
。
具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种适用于盐碱环境的混凝土微生物自修复方法，其特征在于，将微生物芽孢
、
营养剂和矿化剂附着于多孔载体表面；通过多孔载体将微生物芽孢
、
营养剂和矿化剂植入混凝土内部，混凝土在盐碱环境中开裂后实现自我修复
。2.
如权利要求1所述的适用于盐碱环境的混凝土微生物自修复方法，其特征在于，所述微生物芽孢为耐盐碱产脲酶芽孢杆菌
。3.
如权利要求1所述的适用于盐碱环境的混凝土微生物自修复方法，其特征在于，所述微生物芽孢为耐盐芽孢杆菌
、
枯草芽孢杆菌
、
蜡状芽孢杆菌中的一种
。4.
如权利要求1所述的适用于盐碱环境的混凝土微生物自修复方法，其特征在于，所述微生物芽孢为悬液形式，其悬液芽孢浓度为
OD
600
值
1.0
‑
1.5
，
pH
为
6.5
‑
7.5。5.
如权利要求1所述的适用于盐碱环境的混凝土微生物自修复方法，其特征在于，所述营养剂为牛肉膏蛋白胨培养基
、Luria
‑
Bertani

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博，张贵平，贾文成，刘星，韦福禄，谢斌福，张明亮，李军，夏春秋，朱腾宇，关博文，
申请(专利权)人：中国建筑土木建设有限公司，
类型：发明
国别省市：