[發明專利]一種自修復水泥基復合材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110281940.2
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113185206A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 劉人太;張春雨;閆佳;陳孟軍;李修浩;劉衍凱;馬晨陽;田嘉偉;范奉帥
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C04B28/02
• 分類號: C04B28/02;C04B111/34
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王磊

1.一種自修復水泥基復合材料，其特征是，按照質量份數計，包括水泥基體材料85～100份，自修復材料10～25份；所述自修復材料由自修復顆粒與營養底物組成，所述自修復顆粒為自修復材料質量的75～90％；

所述水泥基體材料包括水泥、PVA纖維；

所述自修復顆粒包括多孔載體，所述多孔載體負載礦化微生物，多孔載體表面由內向外依次為營養層和保護層；所述多孔載體為膨脹珍珠巖、陶粒、沸石，其中，膨脹珍珠巖為80～120目。

2.如權利要求1所述的自修復水泥基復合材料，其特征是，水泥與PVA纖維的質量比為20～70:0.5～2；

或，水泥基體材料包括粉煤灰；優選地，水泥、粉煤灰和PVA纖維的質量比20～40:20～30:0.5～2。

3.如權利要求1所述的自修復水泥基復合材料，其特征是，以質量份數計，水泥基體材料包括水泥20～40份，粉煤灰20～30份，石英砂20～40份，PVA纖維0.5～2份，減水劑1～3，增稠劑0.05～0.1；

或，營養底物為尿素和鈣鹽。

4.如權利要求1所述的自修復水泥基復合材料，其特征是，所述營養層由營養物質復合形成，所述營養物質包括尿素、鈣鹽、酵母；優選地，營養層中尿素、鈣鹽、酵母的質量比為6～10:8～16:1.5～3；

或，所述保護層的材料包括高嶺土、硅酸鈉、硫鋁酸鹽中的一種或多種。

5.一種權利要求1～4任一所述的自修復水泥基復合材料的制備方法，其特征是，將水泥基體材料的固體組分與營養底物混合均勻獲得固體混合物，向固體混合物中加入水進行攪拌，再添加PVA纖維繼續攪拌，然后添加自修復顆粒繼續攪拌，成型養護即得。

6.如權利要求5所述的制備方法，其特征是，向水中添加減水劑混合均勻，然后添加固體混合物進行攪拌。

7.如權利要求5所述的制備方法，其特征是，水泥基體材料的固體組分與營養底物攪拌時間為1～2分鐘；

或，固體混合物與水攪拌的時間為3～4分鐘；

或，添加PVA纖維后攪拌的時間為4～6分鐘；

或，加入自修復顆粒后攪拌的時間為1～2分鐘。

8.如權利要求5所述的制備方法，其特征是，所述自修復顆粒的制備過程為：采用真空浸漬法將礦化微生物的菌懸液吸附至多孔載體中，再向負載礦化微生物的多孔載體表面噴灑營養液形成營養層，然后采用外包裹材料進行包裹處理形成保護層。

9.如權利要求8所述的制備方法，其特征是，礦化微生物的菌懸液的OD600值為0.40～0.80；優選地，制備過程為：選用具有嗜堿特性并具有礦化能力的微生物進行純化和培養得到菌液，再將菌液進行離心分離獲得菌泥，然后采用水將菌泥重懸并稀釋；進一步優選地，離心分離的參數為：轉速3500～4500r/min，時間為15～25min；

或，真空浸漬法的吸附壓強為-0.06～-0.04MPa；優選地，吸附時間為10～20min；

或，采用真空浸漬法將礦化微生物的菌懸液吸附至多孔載體，再進行干燥，然后噴灑營養液；優選地，干燥條件為：40±2℃，干燥至恒重；

或，營養液中，酵母粉含量為1.5～3g/L，尿素含量為6～10g/L，鈣鹽含量為8～16g/L；優選地，營養液噴涂量為150～300g/L；

或，外包裹材料為粘結劑漿液或水泥漿液；所述粘結劑漿液為高嶺土、硅酸鈉溶液、水按照質量比1.0～2.0:2～3:1～1.5進行混合的混合漿液；所述水泥漿液為硫鋁酸鹽水泥漿液，水灰比為0.8～1.5；優選地，外包裹漿液噴涂量為50～100mL/L。

10.一種權利要求1所述的自修復水泥基復合材料在隧道建設中的應用。