[发明专利]微生物裂缝自修复喷射混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种微生物裂缝自修复喷射混凝土及其制备方法，其组分为载有微生物修复剂和营养物质的自修复颗粒、水泥、石子、砂、硅灰、水、聚丙烯纤维、铝酸钠液态速凝剂、聚羧酸高效聚羧酸高效减水剂。以具有矿化沉积特性的微生物作为喷射混凝土裂缝修复剂，以高孔隙率的膨胀珍珠岩或粉煤灰陶砂等作为修复剂的载体；将营养物质喷涂在载体表面，并采用隔离层将其与水泥基材料隔开。通过微生物修复剂在新陈代谢过程中产生的碳酸钙沉淀对混凝土裂缝进行修复，提高喷射混凝土在服役期间的裂缝自修复能力，从而改善喷射混凝土的抗渗性能和耐久性。本发明裂缝自修复喷射混凝土作为一种兼具裂缝自诊断和自修复喷射混凝土材料，具有很大的研究价值和应用潜力。

技术领域

本发明涉及混凝土材料领域，具体为一种微生物裂缝自修复喷射混凝土及其制备方法。

背景技术

喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定比例配合的拌合料，通过管道输送并以高速喷射到受喷面（岩石壁面，模板，旧建筑物）上凝结硬化而成的一种混凝土。喷射混凝土与普通混凝土的本质区别在于其施工方法特殊，它采用混凝土喷射机直接喷射到施工部位，不用支模仅依靠在混凝土中掺加速凝剂，在很短时间内就能使混凝土凝结硬化，被喷射的岩石或结构物得到加强和保护。正是由于喷射混凝土施工简便、施工场地不受限制、机动灵活、节省工期等优点，喷射混凝土被广泛地应用在世界各地隧道工程、地下工程、桥梁工程和修复加固工程等工程领域。

喷射混凝土与混凝土一样，在其服役过程中难免会产生裂缝和局部损伤，受到酸腐蚀、氯离子侵蚀、碳化等作用的影响。如果不及时采取有效处理措施，该裂缝可能会进一步扩展，最终导致喷射混凝土材料力学性能和耐久性显著降低从而诱发工程灾害。此外，在寒冷、严寒地区的隧道工程、地下工程等工程应用中，所喷射的混凝土衬砌层经常产生裂缝，由于地下水的影响，该裂缝将导致渗水问题，一旦气温降低，进一步将引发混凝土的冻胀开裂，产生更大的裂缝。

对于服役过程中喷射混凝土结构裂缝的诊断和修复是一个长期困扰土木工程人员的技术难题。目前喷射混凝土裂缝主要的修复方法为事后修复或者定时修复，然而喷射混凝土主要应用在隧道工程、地下工程等工程领域，这使得喷射混凝土裂缝的修复过程较为繁复，而且这种被动、有计划的修复方式大多针对肉眼可见的裂缝。此外，在实际的喷射混凝土多处于带裂缝工作状态，即喷射混凝土内部存在许多微裂纹，由于当前探测技术的局限性，诊断并修复这些微裂纹仍存在较大的难度。因此，有必要研制出一种能够实现裂缝自诊断和自修复的喷射混凝土材料，易满足当前对喷射混凝土材料的特殊要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种微生物裂缝自修复喷射混凝土及其制备方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种微生物裂缝自修复喷射混凝土，由下列重量份数的原料制成：

载有裂缝修复剂和营养物质的自修复颗粒80~150份，水泥400~450份，石子800~1000份，砂900~1300份，硅灰30~40份，水150~200份，聚羧酸高效减水剂3~5份，聚丙烯纤维0.9~1.2份，铝酸钠液态速凝剂30~35份。

其中，石子的粒径：5~12mm，级配为满足规范要求的连续级配。

自修复颗粒内的微生物修复剂是以乳酸盐为基质合成碳酸盐能力的微生物（如科式芽孢杆菌、巴氏芽孢杆菌或好氧嗜碱性、兼性嗜碱性菌群）。

载有微生物修复剂的载体采用具有高孔隙率、形状规则、与水泥基材料兼容性强、价格低廉等特征的膨胀珍珠岩、粉煤灰陶砂等轻质多孔材料，载体粒径为1mm~3mm。

载有裂缝修复剂和营养物质的自修复颗粒制备中，将微生物修复剂首先吸附至载体内部，然后将营养物质喷涂在载体表面，并通过隔离层将营养物质与水泥基材料隔开，防止混凝土制备过程中营养物质流失至混凝土基体其他部位，对混凝土力学性能和耐久性可能产生不利影响。自修复颗粒的制备方法包括以下工艺流程：