[發明專利]一種產物具有粘性的微生物自修復劑及其應用

在審

• 申請號: 202110503618.X
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113149499A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 錢春香;蘇依林;鄭天文;張旋
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C04B24/10
• 分類號: C04B24/10;C04B28/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 蘇虹

本發明公開了一種產物具有粘性的微生物自修復劑及其應用，該方法應用在混凝土時，能顯著提升修復產物的粘性，進而提升修復效果。所述方法利用了微生物菌體本身和分泌產物的吸附架橋作用和絮凝團聚能力，在修復過程中不斷吸附鈣離子，減少鈣離子溶出，增加修復產物。與普通微生物自修復劑相比，本方法誘導的修復產物能緊密堆積形成粘結性更好、尺寸更大的修復產物；提升了修復產物的穩定性，減少修復產物流失，進而提高混凝土的耐久性。

技術領域

本發明涉及混凝土材料領域，特別是涉及一種微生物自修復材料及其應用。

背景技術

混凝土是一種重要的建筑材料，應用十分廣泛。由于混凝土自身的脆性以及復雜的服役環境，混凝土的開裂不可避免。而混凝土的裂縫若未能及時得到修復，氧氣、水分和侵蝕介質會不斷從材料表面缺陷逐漸滲入，造成更為嚴重的鹽結晶膨脹和鋼筋銹蝕膨脹，最終加速混凝土的劣化。傳統的混凝土修復手段，如注漿，表面填補等方式需要消耗大量的人力和物力，且存在裂縫發現不及時和修復滯后的問題。

目前，自修復混凝土技術成為近年來最受關注的提升混凝土耐久性的技術之一。采用微生物礦化技術進行水泥基材料的修補由于環境友好、無毒無害而備受關注。但是，現有技術中修復產物呈粉末狀的，容易被沖走；且自修復混凝土材料中的微生物萌發和增殖均需要一定的時間，且這個過程中鈣、鎂離子的溶出一直存在，溶出的鈣、鎂離子不能被利用形成修復產物，修復效果難以保證。

發明內容

發明目的：本發明的目的之一是提供一種產物具有粘性的微生物自修復劑，修復效果優異，穩定性好；本發明的目的之二是提供一種微生物自修復劑的應用方式。

技術方案：本發明所述的一種產物具有粘性的微生物自修復劑，包括產絮凝物質的微生物菌劑、含糖物質、氮源及其他外加物。

優選地，產絮凝物質的微生物菌劑與含糖物質兩者的質量比為1∶1～200，過高的糖類物質容易影響微生物的滲透壓，造成微生物脫水而失去活力。

本發明采用產絮凝物質的微生物在富糖(包含單糖，二糖和多糖)條件下，通過菌體本身、以及分泌物的吸附架橋作用和絮凝團聚能力形成更具粘結能力的礦化產物；微生物分泌產物是指真菌或細菌在生長和增殖過程中產生的胞外多糖、多肽這一類生物大分子物質，這些分子含有的羧基、羥基、氨基等活性基團，通過氫鍵、范德華力、離子鍵和靜電吸引力的作用，捕獲修復過程中的帶正電離子，快速形成立體沉積物。

其中，產絮凝物質的微生物為膠質芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和耐堿酵母中的至少一種；含糖物質可以為單糖、二糖和多糖中的至少一種，含糖分的部分農業產物也可以作為自修復劑組分中的含糖物質，如玉米粉、小麥粉等，用于促進生產微生物分泌物。

優選地，所述自修復劑還包括氮源，微生物菌劑與氮源的質量比為1∶0.1～0.5，氮源為酵母提取物、蛋白胨和牛肉膏中至少一種；過高的氮源比例不利于內芯的造粒，添加困難。

優選地，所述自修復劑還包括外加劑，微生物菌劑與外加劑的質量比為1∶0.05～0.5，外加劑為鈣源組合劑和氧氣補充劑，用于提供鈣離子和溶解氧。其中，鈣源組合劑包含質量分數為20％～70％的過氧化鈣，30％～80％的硝酸鈣和碳酸鈣。

其中，微生物自修復劑中加入氮源和外加劑，能促進微生物生長，提高裂縫區細菌濃度，增加微生物絮凝物質的產量。

即：微生物分泌物的大量形成需要有碳源和氮源以及合適的碳氮源比例，碳源可以為葡萄糖，淀粉，果糖等單糖、雙糖或多糖的一種或多種混合物，其氮源可以為酵母提取物，蛋白胨，牛肉膏的一種或多種；部分農業副產品或農業廢棄物也可以被用于促進生產微生物分泌物，如玉米粉，小麥粉等。

本發明還提供了上述微生物自修復劑在混凝土中的應用方式。將微生物自修復劑加入混凝土中進行裂紋的自修復，每立方米混凝土中微生物自修復劑的加入量為3～20千克。