[發(fā)明專利]一種能夠持續(xù)修復(fù)地鐵工程混凝土的微生物膠囊

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810653733.3
• 申請日: 2016-11-16
• 公開（公告）號: CN108947340B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦磊;孫世棟;唐祿博;張華瑋;趙慷慨;林凡通;李壯壯;王麗麗;王鵬飛
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南城投建設(shè)發(fā)展有限公司;濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B24/00;C04B20/12;C12N11/14;C12N11/02
• 代理公司: 濟(jì)南光啟專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37292
• 代理人: 衣明春

本發(fā)明公開了一種能夠持續(xù)修復(fù)地鐵工程混凝土的微生物膠囊，涉及混凝土修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，所述微生物膠囊為蠟狀芽孢桿菌與培養(yǎng)基和大孔吸附樹脂組成。本發(fā)明的微生物膠囊用于混凝土可以在較長時間內(nèi)代替人工解決地下工程滲水問題，且其修復(fù)力較佳，可達(dá)98%，因此，本發(fā)明的微生物膠囊具有較大經(jīng)濟(jì)效益及市場潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混凝土修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種能夠持續(xù)修復(fù)地鐵工程混凝土的微生物膠囊，主要針對容易滲水且人為修復(fù)困難的地下工程。本發(fā)明為申請?zhí)枮?01611006062.9的專利的分案申請。

背景技術(shù)

現(xiàn)役混凝土結(jié)構(gòu)開裂問題的處理，是整個土木工程領(lǐng)域普遍的技術(shù)難題。世界各國都有允許裂縫寬度的限值，例如美國和新西蘭的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)允許裂縫寬度為0.4mm(干燥環(huán)境下)，我國為0.2～0.3mm。裂縫的出現(xiàn)影響了結(jié)構(gòu)的安全性和適用性。地下工程若出現(xiàn)裂縫，將會產(chǎn)生滲水，嚴(yán)重影響地下工程的使用；而辦公樓、住宅的梁、柱、墻等出現(xiàn)裂縫后，不僅影響建筑外觀和壽命，還會威脅到人們的生命和財產(chǎn)安全。因此，需要采取適合的工程技術(shù)手段，對帶裂縫混凝土進(jìn)行修復(fù)處理。目前，常用的方法有表面封閉法、堵漏法和結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固法等，但表面封閉法無法深入裂縫內(nèi)部，不適合有明顯水壓的裂縫；堵漏法常用的灌漿、嵌縫材料為環(huán)氧樹脂、聚氨酯等有機(jī)材料，與水泥基材料的熱膨脹系數(shù)不同，相容性較差，另外，有機(jī)化學(xué)材料大多易揮發(fā)，釋放出的氣體對人體和環(huán)境有害；結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固法操作復(fù)雜，成本較高。

微生物誘導(dǎo)的碳酸鈣沉積(MICP)技術(shù)作為一種嶄新的技術(shù)備用應(yīng)用于混凝土修補(bǔ)中。微生物誘導(dǎo)黏合是指利用微生物誘導(dǎo)生成的碳酸鈣的膠凝性能，改善水泥基類材料的強(qiáng)度和耐久性能。主要有三種方案:1)裂縫修復(fù)，即將菌液、培養(yǎng)基、填充骨料(砂子、聚氨酯、硅凝膠等)填充裂縫，通過MICP作用，使填充材料與生成的碳酸鈣結(jié)晶將裂縫填充，部分恢復(fù)混凝土的強(qiáng)度并提高耐久性，此方案的缺陷是依然需要后期人工修補(bǔ)，耗時耗力；2)微生物混凝土，即拌制混凝土?xí)r加入菌液，以期在混凝土內(nèi)部孔隙中產(chǎn)生MICP，在抗壓強(qiáng)度不降低的情況下提高抗拉強(qiáng)度和耐久性，此方案的缺陷是混凝土的堿性會影響菌種的活性，使其長期處于休眠狀態(tài)，孢子的生存和發(fā)育能力會隨著混凝土齡期變長空隙變小而逐漸降低，生存時間少于四個月，死后微生物會分解，對混凝土強(qiáng)度有影響；3)自修復(fù)或自愈合混凝土，先將細(xì)菌和培養(yǎng)基制成干燥的微生物膠囊，在混凝土拌和時摻入，細(xì)菌開始處于休眠狀態(tài)，一旦混凝土開裂，氧氣和水分進(jìn)入，細(xì)菌即可恢復(fù)新陳代謝功能，呼吸產(chǎn)生二氧化碳，在濕潤環(huán)境中二氧化碳與水泥基材料中的鈣離子反應(yīng)生成碳酸鈣，以此填補(bǔ)裂縫，此方法的缺陷是，由于膠囊是一次性使用，為保證有裂紋時，膠囊隨之開裂，因此膠囊壁薄，在開始拌入混凝土的時候即會出現(xiàn)大量微生物膠囊破裂，起不到修復(fù)作用；另外，即使微生物膠囊沒有破裂，微生物膠囊在拌入混凝土的時候已經(jīng)遇水激活，并且拌混凝土?xí)r大量的水會使微生物持續(xù)作用直到耗盡微生物膠囊內(nèi)的培養(yǎng)基，喪失后續(xù)的修復(fù)作用，如申請?zhí)枮椤?01210580233份.4”的專利公開了“一種內(nèi)置好氧型微生物的復(fù)合膠囊地下結(jié)構(gòu)混凝土自修復(fù)系統(tǒng)，包括混凝土基體，所述混凝土基體內(nèi)設(shè)有微生物復(fù)合膠囊，所述微生物復(fù)合膠囊內(nèi)包覆有好氧型微生物及適合所述好氧型微生物生長的培養(yǎng)基。”可以不用外加培養(yǎng)基，混凝土即可以實現(xiàn)智能修復(fù)。其機(jī)理是裂紋穿透復(fù)合膠囊，釋放出微生物發(fā)生代謝作用生成二氧化碳與鈣離子反應(yīng)成碳酸鈣以修復(fù)裂縫，此方法有以下缺陷：第一、復(fù)合膠囊中的培養(yǎng)基以及微生物釋放出之后會對混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生影響；第二、膠囊只能使用一次，不能對混凝土同一位置的裂紋進(jìn)行持續(xù)修復(fù)；第三，膠囊外表面為圓滑結(jié)構(gòu)，與混凝土的粘結(jié)性較差，且水流入之后易被沖走，而無法發(fā)揮修復(fù)作用。鑒于此，一種在開始攪拌時不激發(fā)微生物活性、可持續(xù)修復(fù)混凝土膠囊的研究迫切需要解決。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種能夠保持活性，與混凝土的粘結(jié)性優(yōu)越且可以多次持續(xù)修復(fù)混凝土裂紋的一種能夠持續(xù)修復(fù)地鐵工程混凝土的微生物膠囊，主要針對容易滲水且人為修復(fù)困難的地下工程。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種能夠持續(xù)修復(fù)地鐵工程混凝土的微生物膠囊，包括以下步驟：