CN112299767A - 一种廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土制备方法 - Google Patents

一种廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112299767A
CN112299767A CN202011274718.1A CN202011274718A CN112299767A CN 112299767 A CN112299767 A CN 112299767A CN 202011274718 A CN202011274718 A CN 202011274718A CN 112299767 A CN112299767 A CN 112299767A
Authority
CN
China
Prior art keywords
self
repairing
parts
crack
concrete
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011274718.1A
Other languages
English (en)
Inventor
张家广
范月东
周爱娟
刘元珍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Technology filed Critical Taiyuan University of Technology
Priority to CN202011274718.1A priority Critical patent/CN112299767A/zh
Publication of CN112299767A publication Critical patent/CN112299767A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10—Coating or impregnating
    • C04B20/12—Multiple coating or impregnating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明公开了一种廉价高效的微生物自修复混凝土及其制备方法，其组分为载有微生物修复剂的自修复颗粒、水泥、石子、砂、硅灰、水、聚羧酸高效减水剂。该裂缝自修复混凝土以具有矿化沉积特性的好氧嗜碱混菌作为自修复剂，以乳清和乙酸钙为混菌新陈代谢的营养物质，微生物载体采用价格低廉的膨胀珍珠岩、粉煤灰陶砂等轻质多孔材料，并采用两层膜包裹法来实现微生物和营养物质的合理固载。通过微生物自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高效自修复，提高混凝土在服役期间的裂缝自修复能力，从而改善混凝土的耐久性能，不仅能够使裂缝效率提高40％，而且能够使微生物培养费用和营养物质费用分别降低60％和50%。

Description

一种廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土材料技术领域，尤其是裂缝自修复混凝土材料，具体为一种使用好氧嗜碱混菌矿化沉积技术实现混凝土裂缝的高效自诊断和自修复，同时兼具廉价和绿色的裂缝自修复混凝土。
背景技术
混凝土因其具有抗压强度高、耐久性好、成本低等优点，被广泛应用于建筑工程领域。然而混凝土是一种典型的脆性材料，在外力或其他因素作用下难免会产生微裂缝或局部损伤，从而导致其力学性能和耐久性降低。当前主要的混凝土裂缝修复方法为事后修复或者定时修复，该方法费用较高，并受修复材料、施工技术等问题的限制，裂缝部位易产生二次开裂。因此，有必要研制出一种具有裂缝自诊断、自修复的混凝土材料，以满足当前建筑领域对混凝土材料的特殊要求。基于微生物矿化的裂缝自修复技术能够有效地实现混凝土裂缝自诊断和自修复，裂缝填充物具有良好的体积稳定性，并与混凝土基体兼容性良好，吻合环保绿色要求。
然而，目前国内外绝大多数学者采用纯菌作为微生物自修复剂，并且所采用的不同类型纯菌均需要比较适宜的环境条件，才能保证混凝土具有稳定和可控的裂缝自修复能力。此外，纯菌的培养和制备需要在严格的无菌环境下实施，因此纯菌制备过程通常费用较高。并且，营养物质是保证微生物矿化过程能够有效地进行的重要组分，它为微生物矿化反应持久地提供有机质和钙源。目前研究人员主要采用标准营养物质，如尿素、乳酸钙、酵母膏等作为微生物矿化的有机质，这些营养物质价格较高，有必要选取一种价格低廉的营养物质作为微生物矿化的有机质。
此外，目前营养物质的掺入方式主要有三种，一种是直接掺入混凝土中，这种掺入方式营养物质可能会显著地影响水泥水化反应，从而可能对混凝土力学性能和耐久性能产生不利影响。另一种是将微生物和营养物质固载至同一组载体内部。这种共享载体的方法，固载过程中微生物不可避免地会与营养物质接触，可能致使微生物孢子苏醒从而产生少量矿化反应；并且，由于载体的孔隙率有限，相同载体掺量下，裂缝局部部位微生物和营养物质浓度难以提高。最后一种是将营养物质与微生物分别固载于不同组载体内。这种方法虽然有效地避免了营养物质对水泥水化的不利影响，并且避免了固载过程中微生物苏醒发生矿化反应问题。但是，载体掺量会显著增大，致使混凝土裂缝自修复效果与力学性能之间的矛盾更加突出。
综上，本发明以好氧嗜碱混菌为矿化微生物，以乳清为微生物矿化营养物质，研制一种廉价高效的微生物自修复混凝土。
发明内容
本发明目的是弥补当前混凝土裂缝自修复技术的不足，提供一种低廉、环保且高效的裂缝自修复混凝土制备方法，有效地降低自修复混凝土制备费用，促进微生物自修复混凝土的工程应用。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土，由下列重量份数的原料制成：载有裂缝修复剂的自修复颗粒90~160份，水泥350~400份，石子800~1000份，砂500~700份，硅灰15~20份，水200~300份，聚羧酸高效减水剂3~5份。
上述载有裂缝修复剂的自修复颗粒的制备方法如下：
Ⅰ、筛选具有好氧嗜碱特性并具备以乳清和钙源为基质合成碳酸钙能力的混菌；筛选方法如下：
a、选取污水处理厂活性污泥与花园泥为分离接种源，活性污泥和花园泥混合后，加入蒸馏水配制成污泥混合液；
b、制备微量元素溶液（使用时稀释100倍）；其中每升水中各组成成分含量为：维生素H0.2g、叶酸（维生素B9） 0.2g、维生素B6 1g、维生素B2 0.5g、维生素B1 0.5g、烟酸（维生素B3） 0.5g、维生素B5 0.5g、维生素B12 0.01g、对氨基苯甲酸 0.5g、硫辛酸 0.5g；
c、制备好氧嗜碱型选择培养液，每升各组成成分含量为：蒸馏水1L，乳酸钠0.32g、乳清粉0.64g、氯化铵0.02g、微量元素液15mL；
d、按1:10的体积比例，将污泥混合液加入至好氧嗜碱型选择培养液中；
e、用Na3PO3调pH至11，并以无菌棉纱覆盖瓶口，在33℃恒温培养箱中振荡培养2d；
f、取上层菌液在相同操作下进行连续传代富集，每隔一个周期（2d）以10%的接种量转接到相同选择培养基中，连续转接10次；
g、将最后一次培养的菌液，通过蒸馏水进行稀释，使菌液浓度至(4.5~6.5)×106个/mL。
Ⅱ、载有裂缝修复剂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：
（1）、制备液体培养基，其每升各组成成分含量：蒸馏水1L、胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g；用1mol/L倍半碳酸钠无菌溶液（每升各组成成分含量：碳酸氢钠42g、无水碳酸钠53g）将该液体培养基pH值调整为9~10，121℃高温灭菌30min，备用。
将上述混菌种接种至液体培养基中，振荡培养24h。
（2）、采用离心法，以4000r/min转速离心20min收集菌泥，对菌泥进行重悬，制得菌体浓度为（4.0~5.5）×106个/mL的菌体悬浮液，采用真空浸渍法将菌液浸渍到载体颗粒的表面和内部孔隙中，并在45±2℃下进行干燥。
其中，混菌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、价格低廉等特征的轻质多孔材料，载体粒径为0.5mm~3mm。所述轻质多孔材料选择膨胀珍珠岩或者粉煤灰陶砂。每升菌液对应的载体用量为400~450g。
（3）、利用低碱快硬性水泥与乳清粉、乙酸钙配制的浆体在上述干燥所得载体表面喷洒第一层。
其中，浆体的制备方法如下：每200g载体对的浆体各组成成分含量：乳清粉60~100g、乙酸钙40~50g、磷酸钾镁水泥300g、苯丙乳液30g、水450g。
（4）、喷洒完成后，将载体在室温下存放12h后在40℃下烘干。
（5）、利用偏高岭土与水玻璃溶液配制的浆体，在载体表面喷洒第二层。
其中，浆体的制备方法如下：每200g载体对的浆体各组成成分含量：偏高岭土100g、水玻璃60g、苯丙乳液6g、水200g。
（6）、将上述所得载体在室温下存放12h后在40℃下烘干。
上述廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土的制备方法，如下：首先将所述重量份数的经外包裹处理的载体颗粒与1/3重量份数的水投入搅拌机中，拌和30秒后，再将所述重量份数的水泥、石子、砂、硅灰、减水剂以及剩余重量份数的水均匀投入搅拌机中，搅拌3~4分钟后即得到所述的裂缝自修复混凝土。
本发明所述的使用好氧嗜碱混菌的裂缝自修复混凝土，具有如下特点：
第一、所使用的混菌不仅抗环境冲击能力强，而且混菌的菌落之间存在协同作用，即菌群间能够相互交换代谢物或传递分子信号，从而使得混菌能够承担更多的任务；并且，混菌由不同菌落组成，能够完成纯菌很难或不可能承担的任务，使得混菌能够承担更复杂的任务，从而增强微生物矿化沉积的稳定性；此外，混菌培养和制备能够不通过严格的无菌环境下实施，从而显著降低其制备费用。混菌与纯菌裂缝修复效果如表1所示，从表1中可以看出，所使用的混菌能够自行修复混凝土裂缝效率的提高幅度达40％。此外，混菌与纯菌的培养成本比较如表2所示，从表2中可以看出，微生物培养成本降低幅度达60％。
表1 混菌与纯菌裂缝修复效果比较
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表2 混菌与纯菌培养成本比较
Figure 890164DEST_PATH_IMAGE002
注：混菌培养的劳动成本包括在实验室的液体培养基中培养、振荡培养和离心；纯菌培养的劳动成本包括灭菌、无菌操作台上的液体培养基培养、振荡培养和离心。
第二、所使用的营养物质乳清是干酪生产过程中排出的副产物，它是液态的，将乳清直接烘干后就得到了乳清粉。其保留了牛奶一半以上的营养物质，其中含有约20％的牛奶蛋白，几乎全部的乳糖、乳酸、多种维生素以及矿物质等。乳清作为替代营养物质与其他常用营养物质费用比较表3所示，从表3中可以看出，使用乳清作为替代营养物质，其费用相比于标准营养物质降低50%。
表3 乳清粉与其他常用营养物质费用比较
Figure DEST_PATH_IMAGE003
第三、所使用载体来固载微生物，而在外表面包裹两层膜，内层膜由营养物质和低碱快硬性胶凝材料制成，它可以不仅在短时间内硬化，而且碱度较低，既保证内层与膨胀珍珠岩具有良好的粘结性能，又有效地避免载体内部的微生物受包裹材料本身高碱环境影响。外层膜由偏高岭土等地聚合物制成，它可以在载体外表面形成一层致密的保护层，有效防止微生物遭受混凝土基体高碱环境影响，并防止营养物质在混凝土制备和养护过程中流失至混凝土基体内，质地较脆特性也可以有效保证在裂缝产生时及时破裂。
第四、外包裹的两层膜可以显著地降低微生物载体的吸水率，并提高微生物载体的筒压强度，从而有效保证混凝土的力学性能以及和易性。
第五、包裹后的载体能够均匀分布在混凝土中，微生物接触到水和空气后便可以主动地修复裂缝，即混凝土具有智能的裂缝自诊断和自修复功能。
本发明设计合理，该裂缝自修复混凝土以具有矿化沉积特性的好氧嗜碱混菌作为自修复剂，以乳清和乙酸钙为混菌新陈代谢的营养物质，微生物载体采用价格低廉的膨胀珍珠岩、粉煤灰陶砂等轻质多孔材料，并采用两层膜包裹法来实现微生物和营养物质的合理固载。通过微生物自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高效自修复，提高混凝土在服役期间的裂缝自修复能力，从而改善混凝土的耐久性能。相对于其他学者研制的微生物裂缝自修复混凝土，本发明制备的微生物裂缝自修复混凝土不仅能够使裂缝效率提高40％，而且能够使微生物培养费用和营养物质费用分别降低60％和50%，有效解决了自修复混凝土成本高的问题，从而促进微生物自修复混凝土的大规模工程应用，具有较大的实用价值。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施例进行详细说明。
实施例1
一种廉价高效使用好氧嗜碱混菌的微生物裂缝自修复混凝土，由下列重量份数的原料制成：载有微生物的膨胀珍珠岩90份，水泥350份，石子800份，砂500份，硅灰15份，水210份，聚羧酸高效减水剂3份。
Ⅰ、好氧嗜碱混菌的筛选：
a、选取污水处理厂活性污泥与花园泥为分离接种源，活性污泥和花园泥混合后，加入蒸馏水配制成污泥混合液；
b、制备微量元素溶液备用，使用时稀释100倍；
c、制备好氧嗜碱型选择培养液，每升各组成成分含量为：蒸馏水1L，乳酸钠0.32g、乳清粉0.64g、氯化铵0.02g、微量元素液15mL；
d、按1:10的体积比例，在300mL锥形瓶中加入12mL污泥混合液和120mL好氧嗜碱型选择培养液；
e、用Na3PO3调pH至11，并以无菌棉纱覆盖瓶口，在33°C恒温培养箱中振荡培养2d；
f、取上层菌液在相同操作下进行连续传代富集，每隔一个周期（2d）以10%的接种量转接到相同选择培养基中，连续转接10次；
g、将最后一次培养的菌液，通过蒸馏水进行稀释，使菌液浓度至(4.5~6.5)×106个/mL。
Ⅱ、载体颗粒的制备：
（1）、对上述方案Ⅰ筛选的好氧嗜碱混菌进行纯化和培养；制备好氧嗜碱微生物的液体培养基（每升各组成成分含量：蒸馏水1L、胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g）；用1mol/L倍半碳酸钠无菌溶液（每升各组成成分含量：碳酸氢钠42g，无水碳酸钠53g）将上述培养基pH值调整为9.7，在121°C高温灭菌30min，然后将菌种按常规方式接种至液体培养基中，振荡培养24h；将所得菌液用离心机以转速4000r/min离心20min，获得菌泥；
（2）、将菌泥在灭菌后的蒸馏水中重悬，然后稀释至菌液所含菌体浓度为5.5×106个/mL，然后采用真空浸渍法将菌液浸渍到膨胀珍珠岩颗粒的表面和内部孔隙中，每升菌液对应的载体用量为400~450g；
（3）、对上述吸附好氧嗜碱混菌的膨胀珍珠岩在45±2°C左右温度下进行干燥；
（4）、利用磷酸钾镁水泥（低碱快硬性水泥）与乳清粉、乙酸钙配制的浆体在膨胀珍珠岩表面喷洒第一层，其中，每200g珍珠岩对应的浆体各组成成分含量：乳清粉60g，乙酸钙40g，磷酸钾镁水泥300g，苯丙乳液30g，水450g；将上述浆体添加到喷枪的料筒中，调节空压机的气压（压力设定为0.4~0.6MPa），然后在载体表面喷洒第一层；
（5）、喷洒完成后，将珍珠岩在室温下存放12h后在40℃温度下烘干，进行第二次外包裹处理；
（6）、利用偏高岭土与水玻璃溶液配制的浆体（每200g载体对的浆体各组成成分含量：偏高岭土100g，水玻璃60g，苯丙乳液6g，水200g）在珍珠岩表面喷洒第二层（为防止珍珠岩表面附着的乳清粉和乙酸钙的损失，喷洒、移动过程中，尽量减少对珍珠岩的扰动）；
（7）、将上述所得膨胀珍珠岩在室温下存放12h后在40℃温度下烘干。
使用好氧嗜碱混菌的裂缝自修复混凝土制备方法，如下：首先将所述重量份数的经外包裹处理的膨胀珍珠岩颗粒与1/3重量份数的水投入搅拌机中，拌和30秒后，再将所述重量份数的水泥、石子、砂、硅灰、减水剂以及剩余重量份数的水均匀投入搅拌机中，搅拌3~4分钟后即得到所述的裂缝自修复混凝土。
实施例2
一种廉价高效使用好氧嗜碱混菌的微生物裂缝自修复混凝土，由下列重量份数的原料制成：载有微生物的膨胀珍珠岩120份，水泥375份，石子900份，砂600份，硅灰18份，水240份，聚羧酸高效减水剂4份。
Ⅰ、好氧嗜碱混菌的筛选方法同实施例1。
Ⅱ、载体颗粒的制备：步骤（1）、（2）、（3）同实施例1；（4）、利用磷酸钾镁水泥（低碱快硬性水泥）与乳清粉和乙酸钙配制的浆体在膨胀珍珠岩表面喷洒第一层（每200g珍珠岩对的浆体各组成成分含量：乳清粉80g，乙酸钙45g，磷酸钾镁水泥300g，苯丙乳液30g，水450g）；其余步骤同实施例1。
其余制备方法同实施例1。
实施例3
一种廉价高效使用好氧嗜碱混菌的微生物裂缝自修复混凝土，由下列重量份数的原料制成：载有微生物的膨胀珍珠岩150份，水泥400份，石子1000份，砂700份，硅灰20份，水300份，聚羧酸高效减水剂5份。
Ⅰ、好氧嗜碱混菌的筛选方法同实施例1。
Ⅱ、载体颗粒的制备：步骤（1）、（2）、（3）同实施例1；（4）、利用磷酸钾镁水泥（低碱快硬性水泥）与乳清粉和乙酸钙配制的浆体在膨胀珍珠岩表面喷洒第一层（每200g珍珠岩对的浆体各组成成分含量：乳清粉100g，乙酸钙50g，磷酸钾镁水泥300g，苯丙乳液30g，水450g）；其余步骤同实施例1。
其余制备方法同实施例1。
实施例4
一种廉价高效使用好氧嗜碱混菌的微生物裂缝自修复混凝土，由下列重量份数的原料制成：载有微生物的粉煤灰陶砂90份，水泥350份，石子800份，砂500份，硅灰15份，水210份，聚羧酸高效减水剂3份。
Ⅰ、好氧嗜碱混菌的筛选方法同实施例1。
Ⅱ、载体颗粒的制备：
（1）、对上述方案Ⅰ筛选的好氧嗜碱混菌进行纯化和培养；制备好氧嗜碱微生物的液体培养基（每升各组成成分含量：蒸馏水1L、胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g；用1mol/L倍半碳酸钠无菌溶液（每升各组成成分含量：碳酸氢钠42g，无水碳酸钠53g）将上述培养基pH值调整为9.7，在121°C高温灭菌30min，然后将菌种按常规方式接种至液体培养基中，振荡培养24h；将所得菌液用离心机以转速4000r/min离心20min，获得菌泥；
（2）、将菌泥在灭菌后的蒸馏水中重悬，然后稀释至菌液所含菌体浓度为5.5×106个/mL，然后采用真空浸渍法将菌液浸渍到粉煤灰陶砂颗粒的表面和内部孔隙中；
（3）、对上述吸附好氧嗜碱混菌的粉煤灰陶砂在45±2℃左右温度下进行干燥；
（4）、利用磷酸钾镁水泥（低碱快硬水泥）与乳清粉和乙酸钙配制的浆体在粉煤灰陶砂表面喷洒第一层；其中，每200g粉煤灰陶砂对应的浆体各组成成分含量：乳清粉60g，乙酸钙40g，磷酸钾镁水泥300g，苯丙乳液30g，水450g；将上述浆体添加到喷枪的料筒中，调节空压机的气压（压力设定为0.4~0.6MPa），然后在载体表面喷洒第一层；
（5）、喷洒完成后，将粉煤灰陶砂在室温下存放12h后在40°C温度下烘干，进行第二次外包裹处理；
（6）、利用偏高岭土与水玻璃溶液配制的浆体（每200g载体对的浆体各组成成分含量：偏高岭土100g，水玻璃60g，苯丙乳液6g，水200g）在粉煤灰陶砂表面喷洒第二层（为防止粉煤灰陶砂表面附着的乳酸钙损失，喷洒、移动过程中，尽量减少对粉煤灰陶砂的扰动）；
（7）、将上述所得粉煤灰陶砂在室温下存放12h后在40°C温度下烘干。
使用好氧嗜碱混菌的裂缝自修复混凝土制备方法，如下：首先将所述重量份数的经外包裹处理的粉煤灰陶砂颗粒与1/3重量份数的水投入搅拌机中，拌和30秒后，再将所述重量份数的水泥、石子、砂、硅灰、减水剂以及剩余重量份数的水均匀投入搅拌机中，搅拌3~4分钟后即得到所述的裂缝自修复混凝土。
实施例5
一种廉价高效使用好氧嗜碱混菌的微生物裂缝自修复混凝土，由下列重量份数的原料制成：载有微生物的粉煤灰陶砂120份，水泥375份，石子900份，砂600份，硅灰18份，水270份，聚羧酸高效减水剂4份。
Ⅰ、好氧嗜碱混菌的筛选方法同实施例1。
Ⅱ、载体颗粒的制备：步骤（1）、（2）、（3）同实施例4；（4）、利用磷酸钾镁水泥（低碱快硬性水泥）与乳清粉和乙酸钙配制的浆体在粉煤灰陶砂表面喷洒第一层（每200g粉煤灰陶砂对的浆体各组成成分含量：乳清粉80g，乙酸钙45g，磷酸钾镁水泥300g，苯丙乳液30g，水450g）；其余步骤同实施例4。
其余制备方法同实施例4。
实施例6
一种廉价高效使用好氧嗜碱混菌的微生物裂缝自修复混凝土，由下列重量份数的原料制成：载有微生物的粉煤灰陶砂150份，水泥400份，石子1000份，砂700份，硅灰20份，水300份，聚羧酸高效减水剂5份。
Ⅰ、好氧嗜碱混菌的筛选方法同实施例1。
Ⅱ、载体颗粒的制备：步骤（1）、（2）、（3）同实施例4；（4）、利用磷酸钾镁水泥（低碱快硬性水泥）与乳清粉和乙酸钙配制的浆体在粉煤灰陶砂表面喷洒第一层（每200g粉煤灰陶砂对的浆体各组成成分含量：乳清粉100g，乙酸钙50g，磷酸钾镁水泥300g，苯丙乳液30g，水450g）；其余步骤同实施例4。
其余制备方法同实施例4。
上述实施例中制备的裂缝自修复混凝土以具有矿化沉积特性的好氧嗜碱混菌为裂缝修复剂，以乳清为混菌新陈代谢的替代营养物质，以轻质多孔载体固载微生物，而在外表面包裹两层膜，内层膜由营养物质和低碱快硬性胶凝材料制成，外层膜由偏高岭土等地聚合物制成。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，提高混凝土的裂缝自修复能力。该裂缝自修复混凝土在满足裂缝自诊断与自修复的同时，保证了混凝土的力学性能以及工作性能，降低了混凝土的制备成本，并具有环保绿色的优点，实现了廉价、绿色且高效的三重优势，具有很大的研究价值和应用潜力。
总之，本发明方法制备的廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土，在满足裂缝自诊断与自修复的同时，保证了混凝土的力学性能以及和易性，降低了混凝土的制备成本，对保护环境做出了贡献。符合当前经济社会对建筑材料的绿色、环保理念，具有很大的应用价值和发展潜力。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖本发明的权利要求保护范围中。

Claims (10)

1.一种廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土，其特征在于：由下列重量份数的原料制成：载有裂缝修复剂的自修复颗粒90~160份，水泥350~400份，石子800~1000份，砂500~700份，硅灰15~20份，水200~300份，聚羧酸高效减水剂3~5份。
2.根据权利要求1所述的廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土，其特征在于：载有裂缝修复剂的自修复颗粒的制备方法如下：
（1）、筛选具有好氧嗜碱特性并具备以乳清和钙源为基质合成碳酸钙能力的混菌；并将混菌种接种至pH值为9~10的液体培养基中，振荡培养24h；
（2）、采用离心法，以4000r/min转速离心20min收集菌泥，对菌泥进行重悬，制得菌体浓度为（4.0~5.5）×106个/mL的菌体悬浮液，采用真空浸渍法将菌液浸渍到载体颗粒的表面和内部孔隙中，并在45±2℃下进行干燥；
（3）、利用低碱快硬性水泥与乳清粉、乙酸钙配制的浆体在上述干燥所得载体表面喷洒第一层；
（4）、喷洒完成后，将载体在室温下存放12h后在40℃下烘干；
（5）、利用偏高岭土与水玻璃溶液配制的浆体，在载体表面喷洒第二层；
（6）、将上述所得载体在室温下存放12h后在40℃下烘干。
3.根据权利要求2所述的廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土，其特征在于：步骤（1）中，好氧嗜碱混菌的筛选方法如下：
a、选取污水处理厂活性污泥与花园泥为分离接种源，活性污泥和花园泥混合后，加入蒸馏水配制成污泥混合液；
b、制备微量元素溶液，使用时稀释100倍；
c、制备好氧嗜碱型选择培养液，每升各组成成分含量为：蒸馏水1L，乳酸钠0.32g、乳清粉0.64g、氯化铵0.02g、微量元素液15mL；
d、按1:10的体积比例，将污泥混合液加入至好氧嗜碱型选择培养液中；
e、用Na3PO3调pH至11，并以无菌棉纱覆盖瓶口，在33℃恒温培养箱中振荡培养2d；
f、取上层菌液在相同操作下进行连续传代富集，每隔一个周期以10%的接种量转接到相同选择培养基中，连续转接10次；
g、将最后一次培养的菌液，通过蒸馏水进行稀释，使菌液浓度至(4.5~6.5)×106个/mL。
4.根据权利要求2所述的廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土，其特征在于：步骤（1）中，液体培养基中每升各组成成分含量：蒸馏水1L、胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g；用1mol/L倍半碳酸钠无菌溶液将该液体培养基pH值调整为9.7，121℃高温灭菌30min。
5.根据权利要求2所述的廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土，其特征在于：步骤（2）中，混菌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的轻质多孔材料，载体粒径为0.5mm~3mm。
6.根据权利要求5所述的廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土，其特征在于：所述轻质多孔材料选择膨胀珍珠岩或者粉煤灰陶砂。
7.根据权利要求6所述的廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土，其特征在于：步骤（2）中，每升菌液对应的载体用量为400~450g。
8.根据权利要求5所述的廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土，其特征在于：步骤（3）中，浆体的制备方法如下：
每200g载体对的浆体各组成成分含量：乳清粉60~100g、乙酸钙40~50g、磷酸钾镁水泥300g、苯丙乳液30g、水450g。
9.根据权利要求8所述的廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土，其特征在于：步骤（5）中，浆体的制备方法如下：
每200g载体对的浆体各组成成分含量：偏高岭土100g、水玻璃60g、苯丙乳液6g、水200g。
10.一种廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土的制备方法，其特征在于：首先将所述重量份数的经外包裹处理的载体颗粒与1/3重量份数的水投入搅拌机中，拌和30秒后，再将所述重量份数的水泥、石子、砂、硅灰、减水剂以及剩余重量份数的水均匀投入搅拌机中，搅拌3~4分钟后即得到所述的裂缝自修复混凝土。
CN202011274718.1A 2020-11-16 2020-11-16 一种廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土制备方法 Pending CN112299767A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011274718.1A CN112299767A (zh) 2020-11-16 2020-11-16 一种廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011274718.1A CN112299767A (zh) 2020-11-16 2020-11-16 一种廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112299767A true CN112299767A (zh) 2021-02-02

Family

ID=74334442

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011274718.1A Pending CN112299767A (zh) 2020-11-16 2020-11-16 一种廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112299767A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113323441A (zh) * 2021-06-10 2021-08-31 重庆三峡学院 提高混凝土裂缝自修复宽度的方法
CN113800848A (zh) * 2021-08-10 2021-12-17 山东大学 一种自修复水泥基复合材料及制备方法和应用
CN114105688A (zh) * 2021-12-23 2022-03-01 太原理工大学 一种高效增热型堆肥自热颗粒及其制备方法和应用
CN114873958A (zh) * 2022-06-07 2022-08-09 太原理工大学 一种适用于污水处理池的裂缝自修复混凝土及其制备方法
CN115073050A (zh) * 2022-06-02 2022-09-20 澳门大学 一种从活性污泥中提取的细菌海藻酸盐在混凝土中的应用
CN116041019A (zh) * 2023-01-17 2023-05-02 中建三局绿色产业投资有限公司 一种高抗裂耐腐蚀超高性能混凝土及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106045400A (zh) * 2016-06-03 2016-10-26 太原理工大学 使用好氧嗜碱微生物的裂缝自修复混凝土及其制备方法
KR101746518B1 (ko) * 2015-12-03 2017-06-27 주식회사 포스코건설 개질 다수준 실리카퓸을 활용한 초속경 콘크리트 균열치유 보수재
CN107226630A (zh) * 2017-06-15 2017-10-03 太原理工大学 基于好氧嗜碱混菌矿化沉积的再生骨料改性方法
CN108017337A (zh) * 2017-12-13 2018-05-11 李珠 微生物裂缝自修复喷射混凝土及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101746518B1 (ko) * 2015-12-03 2017-06-27 주식회사 포스코건설 개질 다수준 실리카퓸을 활용한 초속경 콘크리트 균열치유 보수재
CN106045400A (zh) * 2016-06-03 2016-10-26 太原理工大学 使用好氧嗜碱微生物的裂缝自修复混凝土及其制备方法
CN107226630A (zh) * 2017-06-15 2017-10-03 太原理工大学 基于好氧嗜碱混菌矿化沉积的再生骨料改性方法
CN108017337A (zh) * 2017-12-13 2018-05-11 李珠 微生物裂缝自修复喷射混凝土及其制备方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113323441A (zh) * 2021-06-10 2021-08-31 重庆三峡学院 提高混凝土裂缝自修复宽度的方法
CN113800848A (zh) * 2021-08-10 2021-12-17 山东大学 一种自修复水泥基复合材料及制备方法和应用
CN114105688A (zh) * 2021-12-23 2022-03-01 太原理工大学 一种高效增热型堆肥自热颗粒及其制备方法和应用
CN115073050A (zh) * 2022-06-02 2022-09-20 澳门大学 一种从活性污泥中提取的细菌海藻酸盐在混凝土中的应用
CN114873958A (zh) * 2022-06-07 2022-08-09 太原理工大学 一种适用于污水处理池的裂缝自修复混凝土及其制备方法
CN116041019A (zh) * 2023-01-17 2023-05-02 中建三局绿色产业投资有限公司 一种高抗裂耐腐蚀超高性能混凝土及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112299767A (zh) 一种廉价高效的微生物裂缝自修复混凝土制备方法
US11993527B2 (en) Immobilized microbial agent for in situ restoration of contaminated sediments, preparation method and application thereof
CN107159690B (zh) 一种石油污染土壤修复剂体系的制备方法及实施工艺
CN108467118B (zh) 一种固定化藻菌去除养殖废水氮磷的方法
CN110105007B (zh) 基于微生物的裂缝深宽三维自修复混凝土及其制备方法
CN104261631B (zh) 一种处理谷氨酸发酵废水的环保工艺
CN108726667B (zh) 一种水凝胶包埋微生物载体的制备方法
CN109465274B (zh) 一种垃圾填埋覆盖材料及其制备方法
WO2021077453A1 (zh) 一种施氏假单胞菌、采用该施氏假单胞菌制得的复合菌剂及该复合菌剂的应用
CN106399176A (zh) 一种类芽孢杆菌及其在净化水体方面的应用
CN104894033A (zh) 一种降解cod的复合菌剂及其制备方法
CN103255123B (zh) 菌丝球吸附光合细菌形成混合菌丝球的方法
CN1928081A (zh) 一种人造生物膜及制备方法
CN113264723A (zh) 基于兼性好氧微生物矿化的高性能绿色透水砖及制备方法
CN114164202A (zh) 一种微生物活性多功能载体及其制备方法
CN109465275B (zh) 一种以污泥为基础的垃圾填埋覆盖材料
CN114908002A (zh) 一种生物纳米硒强化复合菌株及其应用
CN105921099A (zh) 用于治理苏氨酸发酵污水的生化制剂
CN115786191B (zh) 一株弗氏柠檬酸杆菌及其在农药生产废水处理中的应用
CN111807525A (zh) 一种微生物底质改良剂及其制备方法
CN113462590A (zh) 一种复合微生物菌剂的制备及其在污染物多环芳烃降解中的应用
CN109136147B (zh) 一种多重重金属耐性产吲哚乙酸的菌株及其应用
CN104585090A (zh) 一种海参养殖围堰底质的改造方法
CN112322570A (zh) 一种腐殖质还原菌促生剂制备方法及其应用
CN105948400A (zh) 一种修复l-苏氨酸发酵废水的环保工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210202

RJ01 Rejection of invention patent application after publication