[发明专利]裂缝自修复水泥基材料添加剂及其使用方法和水泥基材料

说明书

技术领域

本发明涉及到一种水泥基材料裂缝自修复的添加剂、水泥基材料，尤其是一种利用微生物技术并且能够使裂缝产生自动修复功能的添加剂和水泥基材料。

背景技术

近50年来国内外混凝土结构的失效多是由混凝土开裂引起的，从而使得腐蚀性介质如硫酸盐、氯盐等非常容易地浸入到混凝土内部，对混凝土本身及预埋的钢筋造成破坏，极大程度地缩短了混凝土结构的使用寿命，而由此引发的事故屡屡发生，不仅给国家和人民带来了巨大的经济损失，而且也严重威胁着人身安全。

水泥基材料裂缝的自修复方法目前在世界范围内已经得到了非常广泛的关注与研究，概括起来有：预埋内注胶黏剂的空心胶囊/玻璃管/玻璃纤维、预埋形状记忆合金以及微生物的原位修复方法。但是这些方法均存在着无法避免的缺陷：预埋内注胶黏剂的空心胶囊或者空心纤维都为玻璃管制，给混凝土的搅拌带来了很大的不便，而且无法确保在混凝土结构内部的均匀分布；预埋形状记忆合金也只能实现混凝土裂缝“线”的修复而无法达到“点”的修复；而原位修复的方式仍需要外部能量的不断供给，而且无法自动做出适当的响应，缺少自我调节和自我修复的机制，而且这一机理在修复的过程中产生氨气，对大气环境产生较大破坏。

发明内容

为了使混凝土材料一旦产生裂缝后便能够主动在裂缝处自动修复，并阻止裂缝的进一步拓展，以保证结构的完整，延长材料的服役寿命，增强其耐久性，本发明提供了一种裂缝自修复水泥基材料添加剂及其使用方法和水泥基材料，利用微生物矿化作用使水泥基材料裂缝产生自修复效果。

本发明采用如下技术方案：一种裂缝自修复水泥基材料添加剂，按载体270～500g、乳酸钙5～10g和100mL的菌液离心而得的菌泥组成，所述的菌液是将菌株Bacillus halodurans按常规方式接种至培养基中培养得到，菌液中所含菌体浓度为(5～6)×10⁶个/mL，所述载体为炉渣或陶粒，所述的乳酸钙配制成质量百分比为1％的水溶液加入。

所述的载体的粒径为1.18～2.36mm。

所述的载体浸泡于菌液中24h再使用。

所述的培养基的组成按质量份计为：蛋白胨4～6g、牛肉浸膏3～4g和水1000g。

基于所述的裂缝自修复水泥基材料添加剂的使用方法，按照添加剂的质量占水泥砂浆和添加剂总质量的20％～40％的比例将添加剂加入水泥砂浆中混合均匀即得。

基于所述的裂缝自修复水泥基材料添加剂的水泥基材料，所述的添加剂的质量占水泥砂浆和添加剂总质量的20％～40％。

有益效果：

1.本发明的添加剂中的微生物能够很好的与水泥相混合，并且可以均匀分布在混凝土结构的每一个角落，当混凝土裂缝产生并接触到空气、水分后便开始主动修复裂缝，这样可以保证任何一处产生裂缝后都能够得到修复。

2.本发明采用微生物的自修复方法，可以节约大量外部人工维修资金。

3.根据实验，在修复初期，5天便能够明显在裂缝中形成碳酸钙沉淀物，40天后可形成一层致密的填充物，达到最佳的修复效果。

4.本发明的添加剂对混凝土无害、不影响水泥的水化过程。

附图说明

图1是取自试样1和试样2的裂缝中少量白色物质做出的XRD图谱，以及澄清石灰水吸收二氧化碳所得碳酸钙的XRD图谱，经分析标定，该白色物质为方解石。

其中曲线1为试样1的裂缝中的白色物质的XRD图谱，曲线2为试样2的裂缝中的白色物质的XRD图谱，曲线3为澄清石灰水吸收二氧化钛所得碳酸钙的XRD图谱。

图2是取试样1的裂缝中少量白色物质得到的TEM图像。由图中可见方解石呈柱状结构。

图3为试样1的裂缝中的白色物质的TEM图像。由图中的莫尔条纹以及衍射花样可以看出，其结晶度非常好。

具体实施方式

一种裂缝自修复水泥基材料添加剂，按载体270～500g、乳酸钙5～10g和100mL的菌液离心而得的菌泥组成，所述的菌液是将菌株Bacillus halodurans按常规方式接种至培养基中培养得到，菌液中所含菌体浓度为(5～6)×10⁶个/mL，所述载体为炉渣或陶粒，所述的乳酸钙溶液的质量百分比为1％。更优的是事先按照最大密度理论选择相应粒径的陶粒或者炉渣作为载体，浸泡于菌液中24h进行预处理。

所述的载体的粒径为1.18～2.36mm。