本发明专利技术涉及混凝土工程领域，特别是涉及一种内置好氧型微生物的复合胶囊地下结构混凝土自修复系统。本发明专利技术所提供的一种内置好氧型微生物的复合胶囊地下结构混凝土自修复系统，包括混凝土基体，所述混凝土基体内设有微生物复合胶囊，所述微生物复合胶囊内包覆有好氧型微生物及适合所述好氧型微生物生长的培养基。本内置好氧微生物复合胶囊混凝土自修复系统与现有的微生物自修复系统以及内含修复剂的微胶囊自修复系统相比，不用外加培养基，混凝土即可以实现智能修复。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及混凝土工程领域，特别是涉及一种内置好氧型微生物的复合胶囊地下结构混凝土自修复系统。
技术介绍
城市轨道交通隧道结构设计寿命为100年，其所处岩土赋存条件复杂，周边环境敏感，列车运行密度极高，使用条件苛刻，结构自身在多因素长期作用下性能不断劣化，一旦损坏不易或不可更换，并将会诱发地下工程灾害。水泥基材料的裂缝是导致结构提前失效的根本原因。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，一个自修复系统将免去有效的监测和外部修复所需的高额费用，避免了人工修复带来的轨道交通线路停运等问题，可以节省结构运营费用，且大大提高其安全性和耐久性，地铁的使用寿命也将延长。微生物裂缝自修复最早来源于微生物的成岩现象微生物利用生物作用形成一些溶解度较低的有机和无机化合物填塞渗透性的多孔介质，达到降低渗透性和弥补裂缝的目的(袁雄洲，孙伟，陈慧苏.水泥基材料裂缝微生物修复技术的研究与进展[J].硅酸盐学报，2009, 37(1) :160-170)。用于自修复的微生物主要有厌氧型微生物和好氧型微生物两种。厌氧微生物在潮湿环境里新陈代谢生成了尿素酶，之后水解为氨气和二氧化碳，二氧化碳与混凝土中空隙里溶解的钙离子发生反应生成碳酸钙沉淀。好氧微生物在高碱缺氧环境下处于休眠状态，在有氧气和水分渗入的情况下将复苏，新陈代谢产生的二氧化碳与水泥基材料中的氢氧化钙发生反应产生碳酸钙沉淀以修复裂缝。微胶囊自修复系统在混凝土里的应用也有所研究(YangZX, Hollar J, He XD, Shi XM. A self-healing cementitious composite using oil core/silica gel shellmicrocapsules[J].Cement&Concrete Composites, 2011，33:506-512)，自修复原理是当含有修复剂的微胶囊遇到裂缝破裂时修复剂流出，粘结混凝土内的微裂缝。目前，进行微生物自修复实验时通常是将微生物，培养基直接加入到水泥基材料中(P. Ghosh, S. Mandal, B. D. Chattopadhyay, S. Pal. Use of microorganism to improve the strength ofcement mortar[J]· Cement and Concrete Research, 2005，35:1980-1983)(附附图说明图1，附图2)，或者将微生物加入到水泥基材料中，并通过后期外界提供培养基(Jonkers H M. Self HealingMaterials, Approach to20Centuries of Materials Science, Springer series in Materials SciencelOO[c], Springer Netherlands,2007, 195-204) (Jonkers H M,SCHLANGEN E.Proceedings of theFirst International Conference on Self Healing Materials, Noordwijk, The Netherlands [C]. Amsterdam: Springer, 2007)。总结起来,现有的微生物自修复系统和内含修复剂的 微胶囊自修复系统用于隧道结构时存在如下缺点及不足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.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(Application ofbacteria as self-healing agent for the development of sustainable concrete.Henk M. Jonkers,ArjanThijssen, Gerard Muyzer, Oguzhan Copuroglu, Erik Schlangen[J]. Ecological Engineering, 2010,36:230 - 235)。 死后微生物会分解，对混凝土强度有影响(Ramachandran S K, Ramakrishnan V,Bang S S.Remediation of concrete using microorganisms[J]. Am Concr Ins Mater J, 2001，98(1) :3-9)；3.在混凝土中掺入培养基，除了少数氨基酸(例如天冬氨酸钠和谷氨酸钠等)不会对混凝土基体强度产生明显影响外，大部分氨基酸都会对混凝土基体强度产生影响；4.用于修复的微生物可固定在多孔聚亚安酯泡沫里，用聚亚安酯来保护水泥基材料里的微生物。实验证明PU泡沫确实能够有效降低高碱度给细菌带来的压力，有效支持了细菌的繁殖与生长。虽然PU泡沫自身耐久性很好，但在尿素-氯化钙等培养基中浸泡七天以上会导致自身强度和模量的下降(Day J L, Ramakrishnan V, Bang S S. American Society of CiviIEngineers16thEngineering Mechanics Conference[C]，Seattle Amer i can，2003)，混凝土的整体性能因此下降。细菌从PU泡沫中渗漏的数量可以忽略不计，故只能实现小范围的修复(Sookie S. Bang, Johnna K. Galinat, V. Ramakrishnan. Calcite precipitation induced bypolyurethane-1mmobilized Bacillus pasteuri1. Enzyme and Microbial Technology, 2001，28:404 - 409)。5.微胶囊自修复系统由于胶囊壁与混凝土基体没有很好的粘结，因此在界面处容易发生脱胶，微胶囊没有破裂；6.传统单层微胶囊壁密封性不够好导致修复剂保存时间不够长；7.传统微胶囊参数的确定是按照经验，没有理论依据；8.微胶囊脆性较小，裂缝开展时容易发生塑形变形而不是脆性破坏；9.粘结剂在地下水环境下的耐久性不高。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术提供一种内置好氧型微生物的复合胶囊地下结构混凝土自修复系统，对现有的微生物自修复系统进行改进，结合微胶囊自修复的原理，建立能够自修复混凝土微裂缝，同时可以在长时间内有效，而且能够大范围地修复微裂缝的新型微生物复合胶囊自修复系统。该自修复系统可应用于地下结构。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术第一方面提供一种内置好氧型微生物的复合胶囊地下结构混凝土自修复系统，包括混凝土基体，所述混凝土基体内设有微生物复合胶囊，所述微生物复合胶囊内包覆有好氧型微生物及适合所述好氧型微生物生长的培养基。所述好氧型微生物能够通过培养基所提供的养分，进行新陈代谢产生二氧化碳， 从而进一步与混凝土内的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀， 修复腐蚀产生的裂缝。所述混凝土基体承担地下结构外部荷本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种内置好氧型微生物的复合胶囊地下结构混凝土自修复系统，包括混凝土基体，所述混凝土基体内设有微生物复合胶囊，所述微生物复合胶囊内包覆有好氧型微生物及适合所述好氧型微生物生长的培养基。
【技术特征摘要】
1.一种内置好氧型微生物的复合胶囊地下结构混凝土自修复系统，包括混凝土基体， 所述混凝土基体内设有微生物复合胶囊，所述微生物复合胶囊内包覆有好氧型微生物及适合所述好氧型微生物生长的培养基。2.如权利要求1所述的一种内置好氧型微生物的复合胶囊地下结构混凝土自修复系统，其特征在于，所述好氧型微生物选自嗜碱芽孢杆菌、枯草杆菌、结核菌、固氮菌、硝化细菌、谷氨酸棒状杆菌和黄色短杆菌中的一种或多种。3.如权利要求1所述的一种内置好氧型微生物的复合胶囊地下结构混凝土自修复系统，其特征在于，所述培养基中微生物的浓度为各培养基所能容纳的最大微生物浓度。4.如权利要求1所述的一种内置好氧型微生物的复合胶囊地下结构混凝土自修复系统，其特征在于，所述微生物复合胶囊的外层胶囊壁的材料选自聚乙烯醇、丙烯酸树脂、聚氨酯橡胶、聚脲类、乙酸丁酸纤维素、醋酸乙烯酯共聚物、脲醛树脂类、...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫治国，朱合华，周帅，陈庆，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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