【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種改性膨潤土-水泥基混凝土自修復材料及其制備方法，屬于混凝土材料領域。
技術介紹
1、固廢填埋處理是國內外常見的固廢處理技術，填埋的固廢在自然降解的過程中會產生大量含有有機物的廢水。固廢填埋場為防止污染地下水，通常需要在填埋場周圍或臨近的地下水下游建立垂直阻隔墻。膨潤土-水泥是國內常用的阻隔材料，但這種阻隔材料在高鹽度的地下水環境中存在防滲效果差、易侵蝕開裂等問題。
2、微生物礦化技術是近年來在土體加固研究中提出的一項新技術，具有環保和可持續發展的優勢，發展至今已有十余年，由于其環保、經濟、高效、可控等優點，引起了國內外學者的廣泛關注，并被應用于地基加固、邊坡防滲、裂縫修復和污染土壤處理等工程領域。
3、微生物礦化是自然界中常見的現象，該礦化作用主要是生成碳酸鈣沉淀，常用于填充或者膠結巖土之間的孔隙，使得巖土更加的緊密。現有大量學者對此進行研究表明，碳酸鈣沉淀主要生成方式有尿素水解、反硝化作用、硫酸鹽還原以及三價鐵還原。
4、近年來，微生物誘導碳酸鈣沉淀(micp)逐漸應用于混凝土裂縫修復領域，旨在利用生物礦化實現混凝土裂縫的修復。與傳統的混凝土裂縫修復方法相比，微生物礦化產生的有害副產物更少，這為環境提供了更少的污染和綠色修復，此外，微生物還可以包埋在混凝土材料中，當混凝土破裂時，微生物可以在外部刺激源下被“激活”，從而實現智能和有針對性的裂縫自愈修復。
5、cn108455934a公開了一種厭氧菌自愈裂紋混凝土，該混凝土主要由硅酸鹽水泥、骨料、礦物粉末、改性纖維
6、cn110105007a公開了一種基于微生物的裂縫深寬三維自修復混凝土。微生物自修復劑、氧氣緩釋劑、載菌膨脹珍珠巖、負載營養物質膨脹珍珠巖構成的四元修復體系與聚丙烯纖維相結合構成裂縫深寬三維自修復混凝土。該自修復混凝土能夠彌補當前混凝土裂縫自修復技術在裂縫深度方向修復效果較差的不足，提高混凝土耐久性的同時，混凝土還具有綠色、輕質、隔熱的功能。
7、cn114163198a公開了一種高強抗滲型泡沫混凝土。包括水泥、粉煤灰、纖維混合料等組分；陶粒的制法：將粉煤灰、膨潤土和赤泥混合球磨，加入水、穩泡劑和致孔劑，攪拌均勻，制成球形樣品，干燥，煅燒，冷卻，制成坯體；將煤矸石粉、粘結劑和水混合，加入坯體，混合均勻，干燥后，制成中間體；將熱可逆膠與水混合，形成包覆液，與中間體混合均勻，干燥，制成陶粒。高強抗滲型泡沫混凝土具有抗壓強度大，抗滲性好，導熱系數小，保溫性能好，且能對裂縫進行自修復的優點。
技術實現思路
1、本專利技術借鑒現有技術，將微生物礦化技術遷移應用于阻隔材料裂紋修復中，制備改性膨潤土-水泥基阻隔材料，通過研究分析不同阻隔材料的抗硫酸鹽侵蝕性能、防滲性能和對地下水中特征污染物氨氮的吸附性能，優化阻隔材料的組成和制備方法，得到可通過微生物礦化修復阻隔材料裂縫的自修復材料。
2、本專利技術公開了一種改性膨潤土-水泥基混凝土自修復材料，包括以下重量份的組分：改性膨潤土20-30份、水泥15-30份，水50-80份，其中改性膨潤土和水泥的質量比為0.8-1:1，水固質量比為0.5-2:1。
3、所述改性膨潤土的制備方法包括以下步驟:
4、(1)將殼聚糖溶解于冰醋酸溶液中，再緩慢加入蒸餾水充分攪拌到無膠狀顆粒，得到殼聚糖溶液；
5、(2)殼聚糖溶液中加入膨潤土并靜置1-10h，使膨潤土充分浸潤，經干燥、研磨、過篩，得到負載殼聚糖的膨潤土；
6、(3)將菌液、營養液和負載殼聚糖的膨潤土按照1-5:1-10:50-100的質量比混合，得到改性膨潤土。
7、步驟(1)中所述殼聚糖溶液中冰醋酸的濃度為1-10wt％，更優選為3-5wt％，殼聚糖的濃度為0.1-1wt％，更優選為0.2-0.5wt％，所述殼聚糖溶液中的使用的溶劑是水。
8、步驟(2)中所述殼聚糖溶液與膨潤土的比例為100ml:30-50g；所述膨潤土經過預處理，所述預處理包括洗滌和干燥，所述干燥是指膨潤土的含水率小于1％，更優選小于0.5％；所述過篩的篩孔為120-270目，更優選是200目。
9、步驟(3)中所述菌液濃度為od600＝0.50-3.00，所述營養液是尿素和氯化鈣的水溶液，尿素濃度為0.50-2.50mol·l-1，氯化鈣濃度為0.50-2.50mol·l-1。
10、所述菌液中的菌種是蕈狀芽孢桿菌(bacillusparamycoides)和蠟狀芽孢桿菌(bacilluscereus)的復配菌群，蕈狀芽孢桿菌(bacillusparamycoides)和蠟狀芽孢桿菌(bacilluscereus)的數量比為0.2-5，脲酶活性達到6.51mmol·min-1以上，以該菌種作為碳酸鈣沉淀的成核位點，經15-28d后在裂紋處生成了方解石并沿裂縫表面沉積。對阻隔材料裂紋有較好的修復效果。
11、作為本專利技術的一個方面，還公開了一種改性膨潤土-水泥基混凝土自修復材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：將改性膨潤土、水泥和水按照比例攪拌混合10-30min，其中改性膨潤土和水泥的質量比為0.8-1，水固質量比為0.5-2:1。
12、作為本專利技術的另一個方面，涉及改性膨潤土-水泥基混凝土自修復材料在高硫酸鹽濃度環境的地下水中的應用。所述應用包括將制備好的自修復材料加入混凝土泥漿中或將其直接灌注到已經產生的混凝土裂縫中。
13、其中所述高硫酸鹽濃度環境是指地下水中硫酸鹽濃度為300ppm以上，更優選為500ppm以上。
14、優選地，本專利技術所述改性膨潤土-水泥基混凝土自修復材料在高硫酸鹽濃度環境下浸泡60d后的裂縫寬度不超過0.1mm，更優選不超過0.09mm。
15、作為本專利技術的又一個方面，涉及一種填埋場滲濾液污染地下水的治理工藝，使用上述所述改性膨潤土-水泥基阻隔材料。
16、本專利技術的技術效果：本專利技術所述混凝土自修復材料中包括從填埋場篩得的蕈狀芽孢桿菌(bacillusparamycoides)和蠟狀芽孢桿菌(bacilluscereus)，所述菌種可以從填埋場篩選獲得。這兩種菌作為碳酸鈣沉淀的成核位點，與礦化劑和殼聚糖配合使用，提升了菌種在裂紋處利用礦化作用的速度，加速生成方解石并沿裂縫表面沉積，對阻隔材料裂紋有較好的修復效果。該修復材料應用于填埋場中，起到防滲、抗干裂、抗侵蝕作用，實現污染物有效控制。
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1.一種改性膨潤土-水泥基混凝土自修復材料，包括以下重量份的組分：改性膨潤土20-30份、水泥15-30份，水50-80份，其中改性膨潤土和水泥的質量比為0.8-1:1，水固質量比為0.5-2:1；
2.根據權利要求1所述的改性膨潤土-水泥基混凝土自修復材料，其特征在于步驟(1)中所述殼聚糖溶液中冰醋酸的濃度為1-10wt％，更優選為3-5wt％，殼聚糖的濃度為0.1-1wt％，更優選為0.2-0.5wt％。
3.根據權利要求1所述的改性膨潤土-水泥基混凝土自修復材料，其特征在于步驟(2)中所述殼聚糖溶液與膨潤土的比例為100ml:30-50g；所述膨潤土經過預處理，所述預處理包括洗滌和干燥，所述干燥是指膨潤土的含水率小于1％；所述過篩的篩孔為120-270目，更優選是200目。
4.根據權利要求1所述的改性膨潤土-水泥基混凝土自修復材料，其特征在于步驟(3)中所述菌液濃度為OD600＝0.50-3.00，所述營養液是尿素和氯化鈣的水溶液，尿素濃度為0.50-2.50mol·L-1，氯化鈣濃度為0.50-2.50mol·L-1。
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6.一種根據權利要求1-5任一項所述改性膨潤土-水泥基混凝土自修復材料的制備方法，包括以下步驟：將改性膨潤土、水泥和水按照比例攪拌混合10-30min；其中改性膨潤土和水泥的質量比為0.8-1:1，水固質量比為0.5-2:1。
7.一種根據權利要求1-5所述改性膨潤土-水泥基混凝土自修復材料在高硫酸鹽濃度環境的地下水中的應用。
8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于將制備好的自修復材料加入混凝土泥漿中或將其直接灌注到已經產生的混凝土裂縫中。
9.根據權利要求7所述的應用，其特征在于所述高硫酸鹽濃度環境是指地下水中硫酸鹽濃度為300ppm以上，更優選為500ppm以上。
10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于所述自修復材料在高硫酸鹽濃度環境下浸泡60d后的裂縫寬度不超過0.1mm，更優選不超過0.09mm。
...【技術特征摘要】
1.一種改性膨潤土-水泥基混凝土自修復材料，包括以下重量份的組分：改性膨潤土20-30份、水泥15-30份，水50-80份，其中改性膨潤土和水泥的質量比為0.8-1:1，水固質量比為0.5-2:1；
2.根據權利要求1所述的改性膨潤土-水泥基混凝土自修復材料，其特征在于步驟(1)中所述殼聚糖溶液中冰醋酸的濃度為1-10wt％，更優選為3-5wt％，殼聚糖的濃度為0.1-1wt％，更優選為0.2-0.5wt％。
3.根據權利要求1所述的改性膨潤土-水泥基混凝土自修復材料，其特征在于步驟(2)中所述殼聚糖溶液與膨潤土的比例為100ml:30-50g；所述膨潤土經過預處理，所述預處理包括洗滌和干燥，所述干燥是指膨潤土的含水率小于1％；所述過篩的篩孔為120-270目，更優選是200目。
4.根據權利要求1所述的改性膨潤土-水泥基混凝土自修復材料，其特征在于步驟(3)中所述菌液濃度為od600＝0.50-3.00，所述營養液是尿素和氯化鈣的水溶液，尿素濃度為0.50-2.50mol·l-1，氯化鈣濃度為0.50-2.50mol·l-1。
5.根據權利要求1所述的改性膨潤土-水泥基混凝土自修復材料，其特征在于所述菌...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫娟，王淑磊，陳秋穎，趙桐，曲靜，杜紫薇，張文慧，劉芳，
申請(專利權)人：中國石油大學華東，
類型：發明
國別省市：
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