[发明专利]一种以泡沫混凝土为载体的自修复混凝土

说明书

本发明公开了一种以泡沫混凝土为载体的自修复混凝土，所述自修复混凝土由混凝土配料、载菌泡沫混凝土和营养物质混制而成；其中，所述载菌泡沫混凝土由碳化改性的泡沫混凝土载体以及负载在泡沫混凝土载体上的胶质芽孢杆菌组成。本发明对废弃的泡沫混凝土碳化改性后作为载体固载微生物，泡沫混凝土本身具有丰富的孔洞和粗糙的表面，有利于微生物的附着，同时利用真空吸附方式大大提高了载体上微生物的负载量，从而有效提高裂缝的自修复效能，同时改性后的泡沫混凝土还具有较好的机械性能，进而在加入混凝土配料中后其对混凝土材料力学性能的负面影响小。

技术领域

本发明涉及一种以泡沫混凝土为载体的自修复混凝土。

背景技术

混凝土是一种应用最广泛的建筑材料，具有优良的抗压强度和耐久性。随着现代化进程的不断推进，建筑工程对混凝土的需求越来越大。混凝土作为一种脆性材料，在实际应用中，容易受应力的作用产生裂缝，影响其耐久性和使用寿命。针对上述问题，利用一类特殊微生物的矿化反应来填补混凝土的裂缝，实现混凝土裂缝的自修复近年来被广泛的应用。

自然界存在一种具有耐碱性的胶质芽孢杆菌，其可以利用自身分泌的碳酸酐酶(CA)催化二氧化碳与水发生反应生成碳酸氢根和氢离子，在碱性环境下，碳酸氢根会进一步与氢氧根发生反应生成碳酸根，此时碳酸根可以与环境中存在的钙离子再发生反应生成碳酸钙沉淀。但由于混凝土内部的碱性过高，并且结构密实，直接在混凝土拌制过程中将微生物加入，会严重降低微生物的活性，不能取得良好的裂缝修复效果。因此，选择一种合适的载体材料对微生物进行一定的负载，再加入到混凝土的拌制过程中，可以提高微生物在混凝土内部的存活率，达到修复裂缝的效果。但是载体的选择非常重要，在能固载微生物的前提下，还要满足微生物生存所需的条件，并且不显著损害混凝土材料的性能。

有研究者使用价格较低廉的多孔材料为载体负载微生物掺入，但是大部分多孔载体如膨胀珍珠岩、硅藻土、陶粒、烧结陶瓷微珠和沸石等，存在强度较低或者吸附率较差等缺点，会降低修复效率，同时降低混凝土的力学性能；针对载体强度低的缺点，有研究者使用包裹材料，对吸附微生物后的载体进行包裹，一定程度上提升了载体的强度，但是存在包裹操作繁琐，制备成本增加的缺点。又有研究者使用一些强度较高的建筑废弃材料如再生粗骨料和建筑废砖等作为载体进行微生物固载，属于废物再利用，具有经济成本低的特点，在实现裂缝修复的同时，不明显降低混凝土的力学性能，但使用再生骨料和废弃砖等依然存在载体吸附率较低、裂缝修复效能不高等缺点。

发明内容

发明目的：针对现有自修复混凝土存在裂缝修复效果有限，载体会降低混凝土力学性能的问题，本发明提供一种以泡沫混凝土为载体的自修复混凝土，该自修复混凝土采用碳化改性的泡沫混凝土为载体，碳化改性后泡沫混凝土载体对微生物吸附率高，并且微生物活性高，从而裂缝修复效能高；另外碳化改性后泡沫混凝土载体强度高，掺杂入混凝土材料后对混凝土力学性能影响小。

技术方案：本发明所述的以泡沫混凝土为载体的自修复混凝土，所述自修复混凝土由混凝土配料、载菌泡沫混凝土和营养物质混制而成；其中，所述载菌泡沫混凝土由碳化改性的泡沫混凝土载体以及负载在泡沫混凝土载体上的胶质芽孢杆菌组成。

其中，所述载菌泡沫混凝土的掺量为混凝土体积的9％～15％。

其中，所述泡沫混凝土载体为废弃泡沫混凝土载体，废弃泡沫混凝土来源于建筑工地，废弃泡沫混凝土表面覆盖的是水泥浆体，pH值高达12左右，不适宜微生物生存，因此需要对其进行改性处理，对泡沫混凝土载体改性采用如下方法：先对废弃泡沫混凝土进行破碎和筛分，选取粒径为1.18～4.75mm的泡沫混凝土，再通过CO₂碳化对其进行处理，选取这个粒径范围的泡沫混凝土颗粒能够减小对混凝土力学性能的影响；泡沫混凝土采用CO₂碳化处理能够降低其表面的孔隙率和降低其表面碱性；