[發明專利]基于產脲酶微生物礦化沉積的裂縫自修復再生混凝土及制備方法

有效

• 申請號: 201611096154.0
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106699026B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 李珠;張家廣;趙林
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B20/10;C12N11/14
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;武建云

本發明公開一種基于產脲酶微生物礦化沉積的裂縫自修復再生混凝土及其制備方法，其組分為載有產脲酶微生物的膨脹珍珠巖、水泥、石子、砂、硅灰、水、尿素、氯化鈣、產脲酶微生物懸浮液及減水劑。它以產脲酶微生物作為混凝土裂縫修復劑，通過產脲酶微生物的新陳代謝產生尿素酶，將尿素分解為NH₄⁺和CO₃^2?，進而礦化沉積碳酸鈣修復裂縫。在制備過程中，通過將一部分裂縫修復劑直接摻入混凝土中，實現對再生粗骨料自身上的裂縫、孔洞、以及再生骨料和新水泥石基體之間的粘結薄弱區進行裂縫自修復，從而提高再生混凝土的力學性能；同時，將另一部分裂縫修復劑首先吸附到膨脹珍珠巖載體內，然后再摻入混凝土中，用以提高再生混凝土在服役期間的裂縫自修復能力，從而提高再生混凝土的抗滲性能和耐久性。

技術領域

本發明涉及再生混凝土材料，尤其是裂縫自修復再生混凝土材料，特別是一種基于產脲酶微生物礦化沉積技術實現裂縫自診斷和自修復且具有綠色節能的裂縫自修復再生混凝土。

背景技術

由于抗壓強度高、耐久性好、成本低等優點，混凝土被廣泛地應用在工業與民用建筑工程、道路與橋梁工程、地下工程等工程領域。然而混凝土在服役過程中難免會產生裂縫和局部損傷，如果不及時采取有效處理措施，該裂縫可能會進一步擴展，最終導致混凝土力學性能和耐久性顯著降低。對于服役過程中混凝土結構裂縫的診斷和修復是一個長期困擾土木工程人員的技術難題。

隨著我國大量既有建筑的拆除、工程結構的改造等進程的實施，每年產生的廢棄混凝土數量很大，既造成很大的資源浪費又對周圍環境造成很大的壓力，因此對廢棄混凝土的回收再利用越來越迫切。

目前，對廢棄混凝土的回收再利用主要是將再生石子作為再生混凝土的粗骨料，從而實現綠色節能和可持續發展的目的。然而，研究表明將再生粗骨料替代天然石子制備的再生混凝土脆性較大，其力學性能隨著再生粗骨料取代率的增大出現明顯遞減趨勢。出現上述趨勢的主要原因是在再生骨料與新水泥石基體之間存在一個過渡界面，該界面存在一些孔洞、微裂縫，導致界面硬度較低，而且再生骨料表面不同程度地包裹著水泥漿，使得再生混凝土存在一些新水泥石基與再生粗骨料粘結較薄弱的區域。此外，再生粗骨料在破碎產生過程中存在一定的缺陷，破碎損傷積累使得再生骨料內部和表面產生大量的微裂縫，也是導致再生混凝土的力學性能降低的一個重要因素。再生混凝土在服役期間難免會出現微裂縫，由于當前探測技術的局限性，檢測和修復再生混凝土的這些微裂縫仍存在較大的難度。

因此，有必要研制出一種既具有足夠的力學性能又具備優越的裂縫自修復能力的再生混凝土材料，以滿足當前建筑領域對混凝土材料的特殊要求。已有研究表明產脲酶微生物能夠通過其自身的新陳代謝產生尿素酶，將尿素分解為NH₄⁺和CO₃^2- ，從而將鈣離子礦化沉積為碳酸鈣，碳酸鈣與水泥石有很好的相容性。因此，可以將產脲酶微生物礦化沉積技術與再生混凝土結合起來，有效地實現再生混凝土兼具足夠的力學性能和優越的裂縫自修復能力的目的。

發明內容

本發明的目的是提高再生混凝土的力學性能和耐久性，提供一種充分利用產脲酶微生物和膨脹珍珠巖各自優點、具有裂縫自診斷和自修復、輕質和綠色環保的裂縫自修復再生混凝土及其制備方法。

本發明是采用如下技術方案實現的：

一種基于產脲酶微生物礦化沉積的裂縫自修復再生混凝土，通過下列重量分數的原料制成：