[發明專利]一種添加細菌芽孢的自愈合水泥基材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201410053257.3
• 申請日: 2014-02-17
• 公開（公告）號: CN103880370A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 錢春香;羅勉;李瑞陽;任立夫
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種添加細菌芽孢的自愈合水泥基材料及其制備方法，屬建筑材料領域，尤其涉及具有裂縫自愈合功能的混凝土、砂漿及類似建筑材料。

背景技術

混凝土由于抗壓強度高及經濟實用的特點，早已成為了當今乃至以后很長一段時間內最為重要的建筑材料。然而，由于混凝土存在著脆性大、抗拉強度低等難以克服的自身缺陷，在使用過程和周圍環境的影響下極易產生裂縫，從而使得腐蝕性介質如硫酸鹽、氯鹽等非常容易侵入到混凝土內部，對混凝土本身及預埋的鋼筋造成破壞，極大程度地縮短了混凝土結構的使用壽命，造成巨大的經濟損失和安全隱患。因此，混凝土結構定期的檢查、維護與修補是非常有必要的。

然而，由于混凝土結構的復雜性以及微小裂縫檢測的困難性，修補裂縫變得耗時費力且費用龐大。如果混凝土裂縫能夠自愈合，那么就可以省去龐大的維護與修補費用，同時可以大大提高混凝土結構的可持續性，延長基礎設施的服役壽命，具有重大的經濟效益和社會效益。混凝土本身所具有的自愈合能力已被認識了許多年。然而，混凝土本身所具有的這種自愈合能力有限，只限于寬度為0.1～0.2mm的微裂紋，且自愈合速度慢，無法滿足實際工程的要求。因此，國內外研究者都在積極探索尋求讓混凝土具備更強自愈合能力的設計方法及技術。

發明內容

技術問題：為了讓水泥基材料具備滿足工程要求的自愈合能力，以降低混凝土結構龐大的維護與修補費用，提高結構的耐久性，本發明提供了一種添加細菌芽孢的自愈合水泥基材料及其制備方法，一旦水泥基材料開裂，水進入裂縫，水泥基材料中的乳酸鈣溶出，細菌芽孢開始萌發，代謝利用乳酸鈣轉化為方解石沉淀，使裂縫自動愈合。

技術方案：本發明的一種添加細菌芽孢的自愈合水泥基材料由水泥、水、乳酸鈣及細菌芽孢組成，水與水泥的質量比為0.3-0.5，乳酸鈣質量為水泥質量的1%-5%，細菌芽孢的摻量為：每立方米水泥基材料中添加106-109個芽孢。

所述細菌芽孢的獲取方式為：將耐堿芽孢桿菌接種于高溫滅菌后的培養基中培養，滅菌前調節培養基pH值為7；經160-180rpm，溫度25-35℃，培養72-96h后取出；將獲得的菌液高速離心去除上清液，加入去離子水洗滌得到細菌菌體懸浮液，將細菌菌體懸浮液在80-85℃水浴處理20-25min獲得細菌芽孢懸浮液。

所述培養基組成以每升計包括：蛋白胨4～6g，牛肉膏2～4g，KCl0.8-1.2g，MnCl₂·4H₂O(8-12μM)，CaCl₂·4H₂O(8-12mM)，MgSO₄·7H₂O(0.08-0.12mM)，FeSO₄·7H₂O(8-12μM)，調節所述培養基pH值為7后，將培養基放入滅菌鍋中121-125℃滅菌25-30min。

本發明的添加細菌芽孢的自愈合水泥基材料的制備方法如下：稱量所需的水泥，按比例稱量加入乳酸鈣，攪拌直至乳酸鈣均勻分布于水泥中；將芽孢懸浮液代替部分拌合水和剩余所需的水一起搖勻后倒入水泥和乳酸鈣中，攪拌均勻后倒入模具中成型。

有益效果：

1.本發明的添加細菌芽孢的自愈合水泥基材料，可以節約混凝土結構龐大的維護與修補費用，提高結構耐久性。

2.本發明添加的細菌芽孢抗性強，能夠抵抗水泥基材料的極端環境，從而可使水泥基材料長期具備較好自愈合效果。

3.由試驗可知，本發明的添加細菌芽孢的自愈合水泥基材料開裂后能夠有效自愈合，顯著降低水滲透速度。

4.本發明的添加細菌芽孢的自愈合水泥基材料，其裂縫自愈合依靠的是無機礦物的填充，與基體相容性好且環境友好。

具體實施方式

本發明的添加細菌芽孢的自愈合水泥基材料，由水泥、水、乳酸鈣及細菌芽孢組成，水與水泥的質量比為0.3-0.5，乳酸鈣質量為水泥質量的1%-5%，每cm³水泥基材料中添加10⁶-10⁹個細菌芽孢。

所述細菌芽孢的獲取方式為：將耐堿芽孢桿菌接種于高溫滅菌后的培養基（滅菌前調節其pH值為7）中培養，170rpm，恒溫30℃，培養72h后取出。將獲得的菌液高速離心去除上清液，加入去離子水洗滌得到細菌菌體懸浮液，將細菌菌體懸浮液在80℃水浴處理20min獲得細菌芽孢懸浮液。