專利名稱：裂縫自修復水泥基材料添加劑及其使用方法和水泥基材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及到一種水泥基材料裂縫自修復的添加劑、水泥基材料，尤其是一種利用微生物技術并且能夠使裂縫產生自動修復功能的添加劑和水泥基材料。
背景技術：
近50年來國內外混凝土結構的失效多是由混凝土開裂引起的，從而使得腐蝕性介質如硫酸鹽、氯鹽等非常容易地浸入到混凝土內部，對混凝土本身及預埋的鋼筋造成破壞，極大程度地縮短了混凝土結構的使用壽命，而由此引發的事故屢屢發生，不僅給國家和人民帶來了巨大的經濟損失，而且也嚴重威脅著人身安全。水泥基材料裂縫的自修復方法目前在世界范圍內已經得到了非常廣泛的關注與研究，概括起來有預埋內注膠黏劑的空心膠囊/玻璃管/玻璃纖維、預埋形狀記憶合金以及微生物的原位修復方法。但是這些方法均存在著無法避免的缺陷預埋內注膠黏劑的空心膠囊或者空心纖維都為玻璃管制，給混凝土的攪拌帶來了很大的不便，而且無法確保在混凝土結構內部的均勻分布；預埋形狀記憶合金也只能實現混凝土裂縫“線”的修復而無法達到“點”的修復；而原位修復的方式仍需要外部能量的不斷供給，而且無法自動做出適當的響應，缺少自我調節和自我修復的機制，而且這一機理在修復的過程中產生氨氣，對大氣環境產生較大破壞。

發明內容
為了使混凝土材料一旦產生裂縫后便能夠主動在裂縫處自動修復，并阻止裂縫的進一步拓展，以保證結構的完整，延長材料的服役壽命，增強其耐久性，本發明提供了一種裂縫自修復水泥基材料添加劑及其使用方法和水泥基材料，利用微生物礦化作用使水泥基材料裂縫產生自修復效果。本發明采用如下技術方案一種裂縫自修復水泥基材料添加劑，按載體270 500g、乳酸鈣5 IOg和IOOmL的菌液離心而得的菌泥組成，所述的菌液是將菌株Bacillus halodurans按常規方式接種至培養基中培養得到,菌液中所含菌體濃度為(5 6) XlO6個 ML,所述載體為爐渣或陶粒，所述的乳酸鈣配制成質量百分比為I %的水溶液加入。所述的載體的粒徑為I. 18 2. 36mm。所述的載體浸泡于菌液中24h再使用。所述的培養基的組成按質量份計為蛋白胨4 6g、牛肉浸膏3 4g和水1000g?；谒龅牧芽p自修復水泥基材料添加劑的使用方法，按照添加劑的質量占水泥砂漿和添加劑總質量的20% 40%的比例將添加劑加入水泥砂漿中混合均勻即得?；谒龅牧芽p自修復水泥基材料添加劑的水泥基材料，所述的添加劑的質量占水泥砂漿和添加劑總質量的20% 40%。有益效果I.本發明的添加劑中的微生物能夠很好的與水泥相混合，并且可以均勻分布在混凝土結構的每一個角落，當混凝土裂縫產生并接觸到空氣、水分后便開始主動修復裂縫，這樣可以保證任何一處產生裂縫后都能夠得到修復。2.本發明采用微生物的自修復方法，可以節約大量外部人工維修資金。3.根據實驗，在修復初期，5天便能夠明顯在裂縫中形成碳酸鈣沉淀物，40天后可形成一層致密的填充物，達到最佳的修復效果。4.本發明的添加劑對混凝土無害、不影響水泥的水化過程。


圖I是取自試樣I和試樣2的裂縫中少量白色物質做出的XRD圖譜，以及澄清石灰水吸收二氧化碳所得碳酸鈣的XRD圖譜，經分析標定，該白色物質為方解石。其中曲線I為試樣I的裂縫中的白色物質的XRD圖譜，曲線2為試樣2的裂縫中的白色物質的XRD圖譜，曲線3為澄清石灰水吸收二氧化鈦所得碳酸鈣的XRD圖譜。圖2是取試樣I的裂縫中少量白色物質得到的TEM圖像。由圖中可見方解石呈柱狀結構。圖3為試樣I的裂縫中的白色物質的TEM圖像。由圖中的莫爾條紋以及衍射花樣可以看出，其結晶度非常好。
具體實施例方式一種裂縫自修復水泥基材料添加劑，按載體270 500g、乳酸鈣5 IOg和IOOmL 的菌液離心而得的菌泥組成，所述的菌液是將菌株Bacillus halodurans按常規方式接種至培養基中培養得到，菌液中所含菌體濃度為(5 6) X IO6個/mL，所述載體為爐渣或陶粒，所述的乳酸鈣溶液的質量百分比為1%。更優的是事先按照最大密度理論選擇相應粒徑的陶?；蛘郀t渣作為載體，浸泡于菌液中24h進行預處理。所述的載體的粒徑為I. 18 2. 36mm。所述的培養基的組成按質量份計為蛋白胨4 6份、牛肉浸膏3 4份和水 1000份。按照常規的培養方法，將培養基調節pH為7.0，滅菌烘干后，將菌株巴氏芽胞桿菌Bacillus halodurans接種至配制好的培養基中，在30°C下進行振蕩培養,振蕩頻率為 170r/min,培養24h，獲得菌液；將該菌液置于7000r/min的離心機中5min，經冷凍離心得到菌泥。基于所述的裂縫自修復水泥基材料添加劑的使用方法，按照添加劑的質量占水泥砂漿和添加劑總質量的20% 40%的比例將添加劑加入水泥砂漿中混合均勻即得。本添加劑適用于各類以水泥為原材料的砂漿、混凝土。實施例I菌液的培養配制培養基(培養基成分如表I所示)，調節pH = 7. 0,121 °C高溫滅菌25min，于 60°C烘箱中烘干后,將菌株Bacillus halodurans接種至裝有培養基的三角瓶中(無菌操作)，搖床30°C振蕩培養(振蕩頻率170r/min) 24h，得到渾濁菌液，菌液中所含的菌體濃度為(5 6) X IO6個/mL。將該菌液置于7000r/min的離心機中5min，經冷凍離心得到菌泥。表I培養基成分
權利要求
1.一種裂縫自修復水泥基材料添加劑，其特征在于，按載體270 500g、乳酸鈣5 IOg和IOOmL的菌液離心而得的菌泥混合構成,所述的菌液是將菌株Bacillus haIodurans 按常規方式接種至培養基中培養得到，菌液中所含菌體濃度為(5 6) X IO6個/mL，所述載體為爐渣或陶粒，所述的乳酸鈣配制成質量百分比為1%水溶液加入。
2.如權利要求I所述的裂縫自修復水泥基材料添加劑，其特征在于，所述的載體的粒徑為118 2. 36_。
3.如權利要求I所述的裂縫自修復水泥基材料添加劑，其特征在于，所述的載體浸泡于菌液中24h再使用。
4.如權利要求I所述的裂縫自修復水泥基材料添加劑，其特征在于，所述的培養基的組成按質量份計為蛋白胨4 6g、牛肉浸膏3 4g和水1000g。
5.基于權利要求I 4任一所述的裂縫自修復水泥基材料添加劑的使用方法，其特征在于，按照添加劑的質量占水泥砂漿和添加劑總質量的20% 40%的比例將添加劑加入水泥砂漿中混合均勻即得。
6.基于權利要求I 4任一所述的裂縫自修復水泥基材料添加劑的水泥基材料，其特征在于，所述的添加劑的質量占水泥砂漿和添加劑總質量的20% 40%。
全文摘要
本發明提供了一種裂縫自修復水泥基材料添加劑及其使用方法和水泥基材料。添加劑按載體270～500g、乳酸鈣5～10g和100mL的菌液離心而得的菌泥組成，所述的菌液是將菌株Bacillus halodurans按常規方式接種至培養基中培養得到，菌液中所含菌體濃度為(5～6)×106個/mL，所述載體為爐渣或陶粒，所述的乳酸鈣配制成質量百分比為1％水溶液加入?；谒龅牧芽p自修復水泥基材料添加劑的水泥基材料，所述的添加劑的質量占水泥砂漿和添加劑總質量的20％～40％。經24h固化后浸泡于30℃的恒溫富氧水浴中。5天后裂縫中產生少量白色物質，40天后裂縫可完全被填滿，裂縫修復完全。
文檔編號C04B24/04GK102584073SQ20121005291
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月2日 優先權日2012年3月2日
發明者潘慶峰, 錢春香 申請人:東南大學