[發(fā)明專利]一種適用于已建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的微生物自修復(fù)方法

有效

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• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN110863668B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐晶;姚武
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學(xué)
• 主分類號: E04G23/02
• 分類號: E04G23/02
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 顧艷哲

本發(fā)明涉及一種適用于已建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的微生物自修復(fù)方法，其步驟如下：先利用電遷移方式將耐堿型產(chǎn)脲酶芽孢桿菌的芽孢體遷移至混凝土內(nèi)部；其次利用自遷移方式將包含尿素和硝酸鈣的成礦組分遷移至混凝土內(nèi)部；遷移處理處理完成后，當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土保護層開裂，在恰當(dāng)養(yǎng)護條件下將完成對寬度500μm以內(nèi)微裂縫的自我修復(fù)。該方法避免了預(yù)摻式微生物自修復(fù)對混凝土工作性及力學(xué)性能的負(fù)面影響，更將微生物自修復(fù)技術(shù)推廣至已建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，極大地拓展了微生物自修復(fù)的應(yīng)用范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)方法，具體涉及一種適用于已建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的微生物自修復(fù)方法。

背景技術(shù)

鋼筋混凝土是人類目前正在使用，且在可預(yù)見的未來仍將長期使用的大宗建筑結(jié)構(gòu)材料。然而，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)往往在服役期間遭破壞，尤以一些復(fù)雜的受載條件下和惡劣的環(huán)境中為甚。從破壞機理來看，鋼筋腐蝕排在了首位。為防止鋼筋腐蝕，目前的手段主要包括針對混凝土的基本措施和針對鋼筋的補充措施。一般而言，從混凝土的角度來對鋼筋進行腐蝕防護更加經(jīng)濟有效。更重要的是，混凝土和鋼筋之間有唇亡齒寒的關(guān)系。維持混凝土這道唯一的防線，是首要且無可取代的。

然而，混凝土本身是一種多孔的非均質(zhì)脆性材料，在荷載和各種環(huán)境因素的綜合作用下，常常產(chǎn)生大小不一的裂縫。外界侵蝕介質(zhì)將通過裂縫侵入至鋼筋/混凝土界面，引起鋼筋表面鈍化膜破壞而導(dǎo)致腐蝕。對于混凝土開裂這個難以避免的問題，國內(nèi)外研究者提出了大量的裂縫修復(fù)技術(shù)。傳統(tǒng)的且如今仍廣泛采用的主要為事后修復(fù)和定時維修，如結(jié)構(gòu)加固、罩面、灌漿、樹脂填充。這些修復(fù)手段不僅費時費力，且對某些特殊結(jié)構(gòu)部位的修復(fù)十分困難。另外，傳統(tǒng)方法仍停留在計劃和被動的模式上，不能滿足和適應(yīng)現(xiàn)代多功能化和智能化趨勢的要求。

隨著智能材料概念的提出，仿生自修復(fù)混凝土應(yīng)運而生。該技術(shù)模仿了生物組織能自動愈合受創(chuàng)部位的機制，通過在混凝土中摻入功能組分，使其能感知并主動地修復(fù)損傷，恢復(fù)甚至提高混凝土的性能。在已有的仿生自修復(fù)方法中，利用微生物的誘導(dǎo)成礦來實現(xiàn)混凝土的開裂自修復(fù)受到人們的廣泛關(guān)注。生物沉積材料由于是自然過程中形成的，因而具備環(huán)境友好性；其產(chǎn)物主要是具有膠結(jié)性的無機礦物，與混凝土材料相容性很好；另外，只要條件合適，它可以持續(xù)、反復(fù)地進行礦化沉積，具有可持續(xù)性。

盡管將微生物自修復(fù)用于鋼筋混凝土具備諸多優(yōu)勢，但目前均采取預(yù)摻的方式，即各組分在混凝土拌和的階段加入。由于還需要引入載體對微生物進行保護，將對混凝土工作性及力學(xué)性造成不同程度的負(fù)面影響。同時，預(yù)摻意味著只能用于新建結(jié)構(gòu)，對量大面廣的已建結(jié)構(gòu)則無法實施，這將使其工程應(yīng)用嚴(yán)重受限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題而提供一種適用于已建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的微生物自修復(fù)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中采取預(yù)摻微生物修復(fù)劑方式易對混凝土工作性及力學(xué)性造成影響，且對已建混凝土結(jié)構(gòu)無法實施修復(fù)的問題，本發(fā)明方法能避免預(yù)摻式微生物自修復(fù)法對結(jié)構(gòu)帶來的負(fù)面影響，更應(yīng)用于目前基礎(chǔ)設(shè)施中量大面廣的已建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種適用于已建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的微生物自修復(fù)方法，首先利用電遷移方式將微生物芽孢遷移至混凝土內(nèi)部，再利用自遷移方式將成礦組分遷移至混凝土內(nèi)部，混凝土保護層開裂后將在適宜的養(yǎng)護條件下完成自修復(fù)。

本方法將微生物及成礦成分涂覆于混凝土保護層表面，借助電場梯度或濃度梯度作用，使微生物及成礦組分發(fā)生遷移而進入混凝土內(nèi)部，通過適當(dāng)?shù)奈⑸锍傻V方式完成對預(yù)期開裂的響應(yīng)，從而實現(xiàn)對已建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的自修復(fù)。

優(yōu)選地，所述的微生物為耐堿型產(chǎn)脲酶芽孢桿菌屬細(xì)菌，包括但不限于巴氏芽孢八疊球菌、球形芽孢桿菌、耐鹽芽孢桿菌等，進一步優(yōu)選地，所述的微生物為巴氏芽孢八疊球菌；所述的芽孢以菌懸液形式提供，菌液濃度為OD₆₀₀值1～1.5，pH為8～9.2。