CN113929397A - 一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土及其制备方法 - Google Patents
一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113929397A CN113929397A CN202111295558.3A CN202111295558A CN113929397A CN 113929397 A CN113929397 A CN 113929397A CN 202111295558 A CN202111295558 A CN 202111295558A CN 113929397 A CN113929397 A CN 113929397A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parts
- concrete
- microbial
- expanded perlite
- freeze
- 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
Links
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 title claims abstract description 47
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 16
- 239000010451 perlite Substances 0.000 claims abstract description 69
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 claims abstract description 69
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 65
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims description 25
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 22
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 16
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 14
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 claims description 12
- 108010080698 Peptones Proteins 0.000 claims description 12
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 235000019319 peptone Nutrition 0.000 claims description 12
- 239000008262 pumice Substances 0.000 claims description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229930010555 Inosine Natural products 0.000 claims description 11
- UGQMRVRMYYASKQ-KQYNXXCUSA-N Inosine Chemical compound O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1N1C2=NC=NC(O)=C2N=C1 UGQMRVRMYYASKQ-KQYNXXCUSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229960003786 inosine Drugs 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 229910000403 monosodium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 235000019799 monosodium phosphate Nutrition 0.000 claims description 11
- AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M sodium dihydrogen phosphate Chemical compound [Na+].OP(O)([O-])=O AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 11
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- MKJXYGKVIBWPFZ-UHFFFAOYSA-L calcium lactate Chemical compound [Ca+2].CC(O)C([O-])=O.CC(O)C([O-])=O MKJXYGKVIBWPFZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 9
- 239000001527 calcium lactate Substances 0.000 claims description 9
- 229960002401 calcium lactate Drugs 0.000 claims description 9
- 235000011086 calcium lactate Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 8
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 7
- 229940040526 anhydrous sodium acetate Drugs 0.000 claims description 7
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 7
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 claims description 7
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 7
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 claims description 6
- 108010046334 Urease Proteins 0.000 claims description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 6
- 235000015278 beef Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims description 6
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 5
- 235000015141 kefir Nutrition 0.000 claims description 5
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical compound [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K potassium phosphate Substances [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 5
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000009629 microbiological culture Methods 0.000 claims description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 2
- 241000894007 species Species 0.000 claims description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009435 building construction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 9
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 8
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- YQRTZUSEPDULET-UHFFFAOYSA-K magnesium;potassium;phosphate Chemical compound [Mg+2].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O YQRTZUSEPDULET-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229960005069 calcium Drugs 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;potassium Chemical compound [K].OP(O)(O)=O PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 2
- ZHJGWYRLJUCMRT-UHFFFAOYSA-N 5-[6-[(4-methylpiperazin-1-yl)methyl]benzimidazol-1-yl]-3-[1-[2-(trifluoromethyl)phenyl]ethoxy]thiophene-2-carboxamide Chemical group C=1C=CC=C(C(F)(F)F)C=1C(C)OC(=C(S1)C(N)=O)C=C1N(C1=C2)C=NC1=CC=C2CN1CCN(C)CC1 ZHJGWYRLJUCMRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001468256 Bacillus cohnii Species 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229940057801 calcium lactate pentahydrate Drugs 0.000 description 1
- JCFHGKRSYPTRSS-UHFFFAOYSA-N calcium;2-hydroxypropanoic acid;hydrate Chemical group O.[Ca].CC(O)C(O)=O JCFHGKRSYPTRSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 235000008935 nutritious Nutrition 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
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
- C04B28/02—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 containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/04—Portland 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
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00241—Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00293—Materials impermeable to liquids
-
- 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
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
-
- 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
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/40—Porous or lightweight materials
-
- 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
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/72—Repairing or restoring existing buildings or building materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土及其制备方法，所述混凝土包括如下重量份数的原料：硅酸盐水泥300‑500份、硅灰或粉煤灰50‑65份、细骨料450‑650份、粗骨料900‑1250份、减水剂10‑15份、水250‑400份、改性膨胀珍珠岩5‑10份、膨胀珍珠轻石10‑50份。本发明微生物混凝土具有良好的抗渗性以及抗冻融的能力，解决了长期冻融循环下，混凝土抗渗能力下降且易产生开裂甚至冻胀的问题，其不仅能用于建筑建造，还能用于建筑或者其它基础设施表面的冻胀修复。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土材料技术领域，尤其涉及一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土作为当今建筑领域用量最大的材料，其抗渗性以及抗冻融性一直是人们关注的焦点。在北方寒冷及严寒地区的城市，混凝土尤其是一些低标号混凝土的渗流及冻胀问题给人们造成了很大的经济损失。在混凝土固化过程中，水分被水泥水化利用或是蒸发后会在内部形成大量毛细孔洞；在加水拌制过程中，因机械搅拌使其中裹入空气，也会在混凝土中留下孔隙。这些孔隙在水流渗透及冻融循环的作用下，会造成表面酥松膨胀从而导致承载力降低等问题。
提高混凝土的抗渗以及抗冻融性能现有技术一方面通过优化骨料级配，控制砂率，降低水灰比，使得混凝土内部密实度得以提高。这样提高了施工难度，对施工质量也提出了更高的要求。另一方面通过混凝土外加剂如引气剂的应用，在混凝土内部形成闭合的微孔，减少连通孔以提高抗渗及抗冻融性能。然而采用这种方式使得混凝土在气泡区域的水化反应不完全，会对混凝土的力学性能造成较大影响。
当出现渗流及冻胀破坏时，通常采用有机、无机砂浆进行表面被动修复。这类修复方式消耗大量的人力物力，并且混凝土内部一些微裂缝很难被发现修复，探求新型主动修复方式迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于基于现有技术的不足，提供一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土及其制备方法，将一种具有矿化沉积功能的微生物菌种固载于珍珠岩上，并进行包裹处理后加入混凝土中，利用微生物的矿化功能在混凝土的裂缝孕育期得以作用，从而避免裂缝的进一步劣化，使得混凝土内部一些难以被发现的缺陷得以修复。通过在原有配合比基础上外掺的方式，将改性膨胀珍珠岩加入到混凝土内部，在不降低混凝土力学性能且不增加额外施工负担的同时，提高混凝土的抗渗抗冻融的性质。本发明制备的混凝土由于添加了膨胀珍珠岩以及膨胀珍珠轻石，还兼具保温隔热的功能，符合当代人们的需求。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明提供了一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土，其包括如下重量份数的原料：硅酸盐水泥300-500份、硅灰或粉煤灰50-65份、细骨料450-650份、粗骨料900-1250份、减水剂10-15份、水250-400份、改性膨胀珍珠岩5-10份、膨胀珍珠轻石10-50份。
进一步，所述硅酸盐水泥为P42.5级普通硅酸盐水泥；硅灰平均粒径为0.1μm-0.5μm；减水剂为聚羧酸减水剂；细骨料为天然河砂，天然河砂为中砂，细度模数为2.3-3.0，使用前通过5mm筛网，以避免河砂中的杂质影响水泥的水化作用；粗骨料为天然石子，粒径为3-20mm；改性膨胀珍珠岩使用的膨胀珍珠岩原料粒径为30-50目，质量吸水率约为400％-450％，导热系数为0.03W/(m*k)-0.05W/(m*k)，利用膨胀珍珠岩的高吸水率，将微生物固载于内部，同时在混凝土搅拌及固化过程中对微生物提供一定的保护；膨胀珍珠轻石为大颗粒膨胀珍珠岩，粒径为10mm-30mm。
进一步，所述改性膨胀珍珠岩的制备方法如下：
步骤1：采用真空浸渍吸附法，将膨胀珍珠岩置于真空负压筒中，在负压-0.2Mpa下，将微生物菌液饱和吸附在膨胀珍珠岩的内部，于60-70℃下烘干至恒重，得到固载微生物的膨胀珍珠岩；
步骤2：在固载微生物的膨胀珍珠岩表面均匀喷涂由营养液、固化剂和水混合而成的营养液保护层，待表面营养物质凝结，得到改性膨胀珍珠岩。
进一步，所述步骤1中微生物菌液与膨胀珍珠岩的重量份数比为2:1。
进一步，所述步骤1中的微生物为一种基于尿素分解的产脲酶菌种或一种涉及有机碳向无机碳转化的微生物菌种。产脲酶菌种是指一种能够代谢生成脲酶，分解尿素生成碳酸盐等具有胶结性材料的菌种。涉及有机碳向无机碳转化的菌种是其指在代谢过程中将有机酸钙(如乳酸钙)转化为碳酸钙以修复内部缺陷。
进一步，所述产脲酶菌种尤指一种KJ01菌种(已于2018年3月26日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.15516)，将KJ01菌种固载于膨胀珍珠岩上并加入混凝土中，使得其在混凝土的裂缝孕育期得以作用，避免了混凝土的进一步劣化。其次，当混凝土受到作用产生裂缝时，微生物也能矿化沉积产生作用，对裂缝起到了一定的修复作用。
所述涉及有机碳向无机碳转化的微生物菌种尤指一种科氏芽孢杆菌，该菌种能够利用营养液中的乳酸钙进行代谢将其转化为碳酸钙以修复混凝土内部的缺陷。
进一步，当微生物菌种为KJ01菌种时，营养液的组分及含量为：蛋白胨0.7-1.5份、尿素10-12份、硝酸钙10-15份、氯化钠0.5-0.8份、肌苷1-2份、磷酸二氢钠15-20份、水100-150份。在上述营养液中，蛋白胨和尿素为微生物KJ01生长所必须的营养物质；氯化钠为微生物KJ01细胞提供合适的渗透压；肌苷和磷酸二氢钠为微生物芽孢的萌发因子，促进微生物的萌发与复苏；硝酸钙为四水合硝酸钙，为微生物KJ01的矿化沉积提供合适浓度的钙源。
当微生物菌种为科氏芽孢杆菌时，营养液的组分及含量为：牛肉膏0.6-0.8份、蛋白胨0.7-1.0份、乳酸钙10-15份、肌苷1-2份、磷酸二氢钠15-20份、水100-150份。在上述营养液中，牛肉膏和蛋白胨为微生物科氏芽孢杆菌生长所必须的营养物质；乳酸钙为五水合乳酸钙，为科氏芽孢杆菌的矿化沉积提供合适浓度的有机碳和钙源。
进一步，所述步骤2中固化剂的组分及含量为：氧化镁150-200份、磷酸二氢钾70-80份、无水乙酸钠3-5份。氧化镁和磷酸二氢钾为磷酸钾镁水泥的原料，利用磷酸钾镁水泥快硬早强的特点，将营养物质固载其中包裹在膨胀珍珠岩表面。无水乙酸钠为磷酸钾镁水泥缓凝剂，调控磷酸钾镁水泥凝结时间约为30min左右，从而便于喷涂施工。
进一步，所述步骤2中固化剂的组分及含量为：石膏200-250份、柠檬酸2-3份。利用石膏快硬弱酸性的特点，将营养物质固载其中，同时利用柠檬酸调整凝结时间约30min，便于喷涂施工。
本发明还提供了上述高抗渗抗冻融的微生物混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将所述重量份数的改性膨胀珍珠岩和1/3重量份数的水投入搅拌机，搅拌预湿；
步骤2：再将所述重量份数的硅酸盐水泥、硅灰或粉煤灰、细骨料、粗骨料、膨胀珍珠轻石和1/3重量份数的水投入搅拌机，搅拌均匀；
步骤3：然后将所述重量份数的减水剂和剩余重量份数的水投入搅拌机，搅拌均匀；
步骤4：最后将混合后的材料倒入模具养护成形，即得所述微生物混凝土。
本发明还提供了上述微生物混凝土可应用于各类地下设施的修建如：地下室，地铁，道路桥梁的地基基础等；可应用于各类水利设施的修建如：堤坝，水库等；可应用于沿海等潮湿环境下的建筑修建等。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)传统混凝土，尤其是一些低标号的混凝土，由于混凝土本身的密实性较差，内部有很多连通性的孔洞，混凝土抗渗性较差。当水份进入混凝土内部并经过多次冻融循环，易出现冻胀等现象。本发明将矿化微生物固载于珍珠岩内部，使得微生物在混凝土的裂缝孕育期得以作用，避免了混凝土的进一步劣化，使得混凝土内部一些难以被发现的缺陷得以修复。
(2)该发明采用在原有配合比基础上外掺的方式，将改性膨胀珍珠岩加入到混凝土内部，在不降低混凝土力学性能且不增加额外施工负担的同时，提高混凝土的抗渗抗冻融的性质。
(3)无机材料膨胀珍珠岩以及膨胀珍珠轻石的加入，使得混凝土保温性能提升的同时，降低了其密度，降低了建筑的自重，起到了抗震的作用。
(4)对于已发生冻胀破坏的混凝土，本发明也可以起到修复的作用。首先将其表面被破坏的部分(一般为表面20mm-30mm)去除，而后在表面利用发明内容重新浇筑一层新的抗渗抗冻融的微生物混凝土。
具体实施方式
以下所述实例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但并不限制本发明专利的保护范围，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。
实施例1
一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土，由下列重量份数的原料制成：硅酸盐水泥300份、硅灰50份、细骨料500份、粗骨料1000份、减水剂12份、水300份、改性膨胀珍珠岩10份、膨胀珍珠轻石20份。
其中硅酸盐水泥为P42.5级普通硅酸盐水泥；硅灰平均粒径为0.1μm-0.5μm；细骨料为天然河砂，天然河砂通过5mm筛网去除杂质；粗骨料为天然石子，粒径为3-20mm；减水剂为聚羧酸减水剂；改性膨胀珍珠岩粒径为30-50目，质量吸水率约为400％-450％，导热系数为0.03W/(m*k)-0.05W/(m*k)；膨胀珍珠轻石粒径为10mm-30mm。
改性膨胀珍珠岩的制备方法如下：
步骤1：采用真空浸渍吸附法，将膨胀珍珠岩置于真空负压筒中，在负压-0.2Mpa下，将80份科氏芽孢杆菌微生物菌液吸附40份在膨胀珍珠岩的表面，于60℃下烘干至恒重，得到固载微生物的膨胀珍珠岩；
步骤2：将牛肉膏0.8份、蛋白胨1.0份、乳酸钙15份、肌苷2份、磷酸二氢钠20份均匀搅拌溶于150份水制备得到营养液。
步骤3：将营养液均匀溶解于氧化镁180份、磷酸二氢钾70份、无水乙酸钠3份中，搅拌均匀后喷涂在固载微生物的膨胀珍珠岩表面，待营养保护层凝结后，得到改性膨胀珍珠岩。
上述高抗渗抗冻融的微生物混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将所述重量份数的改性膨胀珍珠岩和1/3重量份数的水投入搅拌机，搅拌30s；
步骤2：再将所述重量份数的硅酸盐水泥、硅灰、细骨料、粗骨料、膨胀珍珠轻石和1/3重量份数的水投入搅拌机，搅拌2min；
步骤3：然后将所述重量份数的减水剂和剩余重量份数的水投入搅拌机，搅拌3min；
步骤4：最后将混合后的的材料倒入模具养护成形，即得所述微生物混凝土。
实施例2
一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土，由下列重量份数的原料制成：硅酸盐水泥400份、硅灰65份、细骨料450份、粗骨料900份、减水剂10份、水250份、改性膨胀珍珠岩5份、膨胀珍珠轻石50份。
其中硅酸盐水泥为P42.5级普通硅酸盐水泥；硅灰平均粒径为0.1μm-0.5μm；细骨料为天然河砂，天然河砂通过5mm筛网去除杂质；粗骨料为天然石子，粒径为3-20mm；减水剂为聚羧酸减水剂；改性膨胀珍珠岩粒径为30-50目，质量吸水率约为400％-450％，导热系数为0.03W/(m*k)-0.05W/(m*k)；膨胀珍珠轻石粒径为10mm-30mm。
改性膨胀珍珠岩的制备方法如下：
步骤1：采用真空浸渍吸附法，将膨胀珍珠岩置于真空负压筒中，在负压-0.2Mpa下，将80份KJ01微生物菌液吸附在40份膨胀珍珠岩的表面，于70℃下烘干至恒重，得到固载微生物的膨胀珍珠岩；
步骤2：将蛋白胨1.2份、尿素10份、硝酸钙12份、氯化钠0.8份、肌苷1.5份、磷酸二氢钠17份均匀搅拌溶于150份水制备得到营养液。
步骤3：将营养液均匀溶解于石膏200份、柠檬酸3份,搅拌均匀后喷涂在固载微生物的膨胀珍珠岩表面，待营养保护层凝结后，得到改性膨胀珍珠岩。
上述高抗渗抗冻融的微生物混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将所述重量份数的改性膨胀珍珠岩和1/3重量份数的水投入搅拌机，搅拌30s；
步骤2：再将所述重量份数的硅酸盐水泥、硅灰、细骨料、粗骨料、膨胀珍珠轻石和1/3重量份数的水投入搅拌机，搅拌2min；
步骤3：然后将所述重量份数的减水剂和剩余重量份数的水投入搅拌机，搅拌3min；
步骤4：最后将混合后的的材料倒入模具养护成形，即得所述微生物混凝土。
实施例3
一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土，由下列重量份数的原料制成：硅酸盐水泥500份、粉煤灰60份、细骨料650份、粗骨料1250份、减水剂15份、水400份、改性膨胀珍珠岩8份、膨胀珍珠轻石10份。
其中硅酸盐水泥为P42.5级普通硅酸盐水泥；细骨料为天然河砂，天然河砂通过5mm筛网去除杂质；粗骨料为天然石子，粒径为3-20mm；减水剂为聚羧酸减水剂；改性膨胀珍珠岩粒径为30-50目，质量吸水率约为400％-450％，导热系数为0.03W/(m*k)-0.05W/(m*k)；膨胀珍珠轻石粒径为10mm-30mm。
改性膨胀珍珠岩的制备方法如下：
步骤1：采用真空浸渍吸附法，将膨胀珍珠岩置于真空负压筒中，在负压-0.2Mpa下，将80份KJ01微生物菌液吸附在40份膨胀珍珠岩的表面，置于65℃下烘干至恒重，得到固载微生物的膨胀珍珠岩；
步骤2：将蛋白胨1.5份、尿素12份、硝酸钙15份、氯化钠0.5份、肌苷1份、磷酸二氢钠20份均匀搅拌溶于100份水制备得到营养液。
步骤3：将营养液均匀溶解于氧化镁150份、磷酸二氢钾75份、无水乙酸钠4份,搅拌均匀后喷涂在固载微生物的膨胀珍珠岩表面，待营养保护层凝结后，得到改性膨胀珍珠岩。
上述高抗渗抗冻融的微生物混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将所述重量份数的改性膨胀珍珠岩和1/3重量份数的水投入搅拌机，搅拌30s；
步骤2：再将所述重量份数的硅酸盐水泥、粉煤灰、粗骨料、细骨料、膨胀珍珠轻石和1/3重量份数的水投入搅拌机，搅拌2min；
步骤3：然后将所述重量份数的减水剂和剩余重量份数的水投入搅拌机，搅拌3min；
步骤4：最后将混合后的的材料倒入模具养护成形，即得所述微生物混凝土。
实施例4
与实施例1不同的是，本实施例在制备改性膨胀珍珠岩时，步骤2中使用牛肉膏0.6份、蛋白胨0.7份、乳酸钙10份、肌苷1份、磷酸二氢钠15份，水100份；步骤3中使用氧化镁200份、磷酸二氢钾80份、无水乙酸钠5份，其余同实施例1。
实施例5
与实施例1不同的是，本实施例在制备改性膨胀珍珠岩时，步骤2中使用牛肉膏0.7份、蛋白胨0.8份、乳酸钙12份、肌苷1份、磷酸二氢钠17份，水125份；步骤3中使用氧化镁150份、磷酸二氢钾80份、无水乙酸钠5份，其余同实施例1。
实施例6
与实施例2不同的是，本实施例在制备改性膨胀珍珠岩时，步骤2中使用蛋白胨0.7份、尿素10份、硝酸钙10份、氯化钠0.6份、肌苷2份、磷酸二氢钠15份，水125份；步骤3中使用石膏250份、柠檬酸2份，其余同实施例2。
实施例7
将实施例1制备的高抗渗抗冻融的微生物混凝土用于路基路面、水利、地下等设施冻胀后的修复，其具体实施方法为：首先将表面冻胀的约20-30cm厚的混凝土去除；将水泥、砂以及界面剂按1：2：0.5的比例混合后，采用机械喷涂的方法直接喷涂于旧混凝土表面；最后在旧混凝土表面重新浇筑一层新的抗渗抗冻融的微生物混凝土，即可对已发生冻胀破坏的混凝土起到修复的作用。
应当指出，对于本技术领域的一般技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和应用，这些改进和应用也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土，其特征在于，所述微生物混凝土包括如下重量份数的原料：硅酸盐水泥300-500份、硅灰或粉煤灰50-65份、细骨料450-650份、粗骨料900-1250份、减水剂10-15份、水250-400份、改性膨胀珍珠岩5-10份、膨胀珍珠轻石10-50份。
2.根据权利要求1所述的一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土，其特征在于，所述硅酸盐水泥为P42.5级普通硅酸盐水泥；硅灰平均粒径为0.1μm-0.5μm；细骨料为天然河砂，天然河砂通过5mm筛网去除杂质；粗骨料为天然石子，粒径为3-20mm；减水剂为聚羧酸减水剂；改性膨胀珍珠岩粒径为30-50目，质量吸水率约为400％-450％，导热系数为0.03W/(m*k)-0.05W/(m*k)；膨胀珍珠轻石粒径为10mm-30mm。
3.根据权利要求1所述的一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土，其特征在于，所述改性膨胀珍珠岩的制备方法如下：
步骤1：采用真空浸渍吸附法，将膨胀珍珠岩置于真空负压筒中，在负压-0.2Mpa下，将微生物菌液饱和吸附在膨胀珍珠岩的内部，于60-70℃下烘干至恒重，得到固载微生物的膨胀珍珠岩；
步骤2：在固载微生物的膨胀珍珠岩表面均匀喷涂由营养液、固化剂和水混合而成的营养液保护层，待表面营养物质凝结，得到改性膨胀珍珠岩。
4.根据权利要求3所述的一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土，其特征在于，所述步骤1中，微生物菌液与膨胀珍珠岩的重量份数比为2:1。
5.根据权利要求3所述的一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土，其特征在于，所述步骤1中的微生物为一种基于尿素分解的产脲酶菌或一种涉及有机碳向无机碳转化的微生物菌种。
6.根据权利要求5所述的一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土，其特征在于，所述产脲酶菌为KJ01菌种(已于2018年3月26日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.15516)；所述涉及有机碳向无机碳转化的菌种为科氏芽孢杆菌。
7.根据权利要求6所述的一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土，其特征在于：当微生物菌种为KJ01菌种时，营养液的组分及含量为：蛋白胨0.7-1.5份、尿素10-12份、硝酸钙10-15份、氯化钠0.5-0.8份、肌苷1-2份、磷酸二氢钠15-20份、水100-150份；当微生物菌种为科氏芽孢杆菌时，营养液的组分及含量为：牛肉膏0.6-0.8份、蛋白胨0.7-1.0份、乳酸钙10-15份、肌苷1-2份、磷酸二氢钠15-20份、水100-150份。
8.根据权利要求4所述的一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土，其特征在于：所述步骤2中固化剂的组分及含量为：氧化镁150-200份、磷酸二氢钾70-80份、无水乙酸钠3-5份。
9.根据权利要求4所述的一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土，其特征在于：所述步骤2中固化剂的组分及含量为：石膏200-250份、柠檬酸2-3份。
10.一种制备权利要求1-9任意一项所述的高抗渗抗冻融的微生物混凝土的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将所述重量份数的改性膨胀珍珠岩和1/3重量份数的水投入搅拌机，搅拌预湿；
步骤2：再将所述重量份数的硅酸盐水泥、硅灰或粉煤灰、细骨料、粗骨料、膨胀珍珠轻石和1/3重量份数的水投入搅拌机，搅拌均匀；
步骤3：然后将所述重量份数的减水剂和剩余重量份数的水投入搅拌机，搅拌均匀；
步骤4：最后将混合后的的材料倒入模具养护成形，即得所述微生物混凝土。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111295558.3A CN113929397A (zh) | 2021-11-03 | 2021-11-03 | 一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111295558.3A CN113929397A (zh) | 2021-11-03 | 2021-11-03 | 一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113929397A true CN113929397A (zh) | 2022-01-14 |
Family
ID=79285311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111295558.3A Pending CN113929397A (zh) | 2021-11-03 | 2021-11-03 | 一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113929397A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI825903B (zh) * | 2022-08-05 | 2023-12-11 | 國立中正大學 | 經養護的混凝土的製造方法 |
Citations (5)
| 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 |
| 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 |
| CN110078462A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-08-02 | 山西晟科微生物建材科技有限公司 | 建筑用微生物自修复保温砂浆及其制备方法 |
| CN110105007A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-08-09 | 山西晟科微生物建材科技有限公司 | 基于微生物的裂缝深宽三维自修复混凝土及其制备方法 |
| KR102020730B1 (ko) * | 2018-06-21 | 2019-09-11 | 주식회사 아트캠 | 비점오염원에 따른 수질정화와 복원 및 유지 목적으로 하는 복합유용 미생물로 캡슐화 되어진 고효율 미디어와 고령토를 이용한 수계 자연 정화형 생태블록 |
-
2021
- 2021-11-03 CN CN202111295558.3A patent/CN113929397A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| 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 |
| 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 |
| KR102020730B1 (ko) * | 2018-06-21 | 2019-09-11 | 주식회사 아트캠 | 비점오염원에 따른 수질정화와 복원 및 유지 목적으로 하는 복합유용 미생물로 캡슐화 되어진 고효율 미디어와 고령토를 이용한 수계 자연 정화형 생태블록 |
| CN110078462A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-08-02 | 山西晟科微生物建材科技有限公司 | 建筑用微生物自修复保温砂浆及其制备方法 |
| CN110105007A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-08-09 | 山西晟科微生物建材科技有限公司 | 基于微生物的裂缝深宽三维自修复混凝土及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 杨正时: "《人及动物病原细菌学》", 31 March 2003, 河北科学技术出版社, pages: 108 - 109 * |
| 蒋正武: "《水泥基自修复材料 理论与方法》", 31 January 2008, 同济大学出版社, pages: 217 - 220 * |
| 陈正主编, 机械工业出版社, pages: 127 - 129 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI825903B (zh) * | 2022-08-05 | 2023-12-11 | 國立中正大學 | 經養護的混凝土的製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114436601B (zh) | 一种再生骨料自密实混凝土及其制备方法 | |
| CN112851250A (zh) | 一种高强度再生混凝土及其制备方法和应用 | |
| CN110451877B (zh) | 一种建筑垃圾砼-砖混合自修复混凝土及其制备方法 | |
| CN107285686B (zh) | 一种基于废弃混凝土的环保全透型透水混凝土及其制备方法 | |
| CN112679190B (zh) | 一种用于混凝土底部空腔填充的补强防水砂浆 | |
| CN114180875B (zh) | 一种渗透结晶型高性能混凝土用防裂抗渗剂及其制备方法 | |
| CN111499293A (zh) | 一种抗裂防渗混凝土 | |
| CN110395884A (zh) | 一种仿生自修复混凝土及其制备方法 | |
| Mondal et al. | Biomineralization, bacterial selection and properties of microbial concrete: A review | |
| CN112321255A (zh) | 一种具有生物净水功能的透水混凝土及其制备方法 | |
| CN113264723B (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 | |
| CN113003998B (zh) | 一种抗开裂自修复管廊混凝土及其制备方法 | |
| KR102610286B1 (ko) | 탄산화 및 염해 저항성이 향상된 균열 자기치유 보수 모르타르의 제조 방법 | |
| CN116375404A (zh) | 一种地质聚物再生混凝土及其制备方法 | |
| CN113929397A (zh) | 一种高抗渗抗冻融的微生物混凝土及其制备方法 | |
| CN110451876B (zh) | 一种建筑垃圾废弃砖为载体的自修复混凝土及其制备方法 | |
| CN102167552B (zh) | 一种轻质不燃墙体保温材料及其应用 | |
| CN116396045B (zh) | 一种高密实防滑透水砖及其制备方法 | |
| CN112876184A (zh) | 一种淤泥固化剂及其制备方法和使用方法 | |
| CN111732396A (zh) | 一种碱激发垂直防渗材料及制备方法 | |
| CN117125915A (zh) | 一种基于脲酶矿化沉积的再生粗骨料改性方法 | |
| KR20200049101A (ko) | 자기 치유가 촉진된 콘크리트 | |
| CN111978016B (zh) | 一种污泥复合颗粒、植被混凝土及其制备方法与应用 | |
| CN114507036A (zh) | 灭活杀菌高耐腐玄武岩纤维改性混凝土及其制备方法 | |
| CN113816686A (zh) | 利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220114 |