【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于自修復劑及其制法與應用，具體為一種無機凝膠-微生物復合自修復劑及其制法與應用。
技術介紹
1、混凝土材料廣泛應用于各種基礎設施建設，是用量最大的工程材料之一。多數服務國民經濟社會的公共基礎設施設計壽命都達到百年。混凝土材料有硅酸鹽水泥、骨料、水、摻合料等組成，是典型的脆性復合材料，材料抗拉強度低。當施工不當或服役過程出現顯著環境變化都易導致材料產生微裂縫。微裂縫的存在破壞了材料的完整性，削弱了其結構承載功能。裂縫也為外界水、氣的入侵提供了便捷通道。水流經過裂縫空間會使得水化硅酸鈣、氫氧化鈣等水化產物溶解，導致混凝土出現鈣溶蝕。在外界水分的侵蝕下，水化產物溶解潰散，裂縫逐漸增長擴大。微裂縫損傷逐漸演變為宏觀裂縫，從而使得混凝土結構的結構承載能力完全喪失，進而退出服役。因此，裂縫有效治理是混凝土材料耐久性的重要保障。
2、當前裂縫病害治理以人工探查后施加修補劑為主。此種修復方式稱為被動式修復，其修復效率取決于人工探查的效率。為實現裂縫的智能化修復，通過添加外加劑實現裂縫自主感知裂縫并主動修復的方式被提出。將各種修復組分添加到混凝土基體中，當裂縫產生時，外界侵入的水分或空氣激發修復組分產生物理或化學反應，形成固相介質封堵裂縫。
3、當前，裂縫自修復產物以有機膠黏劑和無機礦物兩類為主。有機膠黏劑自修復方式能實現裂縫的快速、高效粘合，但有機膠黏劑通常與混凝土基體的相容性較低，且會逐漸老化，從而導致修復效果的倒縮。此外，其需要特定的封裝方式將其組裝為膠囊，才能摻入混凝土，由于膠黏劑不具有膨脹效應，其釋放
4、綜上所述，亟需開發一種能夠面向裂縫全域自修復的無機礦物外加劑，實現裂縫的高效、高相容自修復。
技術實現思路
1、專利技術目的：為了克服現有技術中存在的不足，本專利技術目的是提供一種相容性好、修復效果好的無機凝膠-微生物復合自修復劑，本專利技術的另一目的是提供一種方便實用的無機凝膠-微生物復合自修復劑的制備方法，本專利技術的再一目的是提供一種無機凝膠-微生物復合自修復劑在硅酸鹽水泥混凝土裂縫自修復中的應用。
2、技術方案：本專利技術所述的一種無機凝膠-微生物復合自修復劑，包括以下重量份數的物質：無機礦物60～70份，聚丙烯酰胺1～2份，單糖13.5～14.25份，微生物4.5～4.75份，重晶石粉10～20份；無機礦物包括鈣源、硅源、鋁源中的一種或多種，鈣源、硅源、鋁源中的鈣、鋁、硅的原子摩爾比為0.5～2:0～0.5:1。
3、進一步地，無機礦物包括亞硝酸鈣、乙酸鈣、硅酸鈉、硅酸鋰、硅酸鉀、偏鋁酸鈉、偏鋁酸鉀、硅酸鋁中的一種或多種。硅酸鈉的模數不超過1.5。
4、進一步地，微生物為丁酸梭菌、互營丁酸氧化菌、互營乙酸氧化菌中的一種或多種。丁酸梭菌、互營丁酸氧化菌、互營乙酸氧化菌的數量比為1:1:1～2。
5、進一步地，單糖為木糖、葡萄糖或果糖。
6、進一步地，無機凝膠-微生物復合自修復劑的表觀密度為1900～2100kg/m3。
7、本專利技術所述的一種無機凝膠-微生物復合自修復劑的制備方法，包括以下步驟：
8、步驟一，將無機礦物的鈣源、一半的聚丙烯酰胺、單糖、微生物制備成微球，外層包裹硫鋁酸鹽水泥和重晶石粉混合膠凝材料，ph不超過10，得到a組份，將無機礦物的硅源、鋁源與剩余一半的聚丙烯酰胺制備成微球，外層包裹硅酸鹽水泥和重晶石粉混合膠凝材料，得到b組分；
9、步驟二，將步驟一所得物進行灑水養護；
10、步驟三，將步驟二所得物進行浸漬在苯丙乳液中，干燥；
11、步驟四，將步驟三所得物浸水，取出干燥，得到無機凝膠-微生物復合自修復劑。
12、本專利技術所述的一種無機凝膠-微生物復合自修復劑在硅酸鹽水泥混凝土裂縫自修復中的應用。
13、進一步地，無機凝膠-微生物復合自修復劑的摻量滿足以下條件：
14、
15、其中，m為自修復劑摻量，ρ為自修復劑表觀密度，vcon.為混凝土體積，r為自修復劑半徑，k為影響系數，取值范圍1.05～1.06。
16、修復原理：首先通過誘導無機礦物凝膠在裂縫中形成改善裂縫溶液環境，為微生物活動營造有力條件。其次，微生物礦化活動啟動，通過利用不同微生物的互營關系，梯度代謝底物，逐漸將碳源底物轉化為碳酸鈣沉淀。最終，無機礦物凝膠反應與微生物礦化反應相互補充，實現裂縫斷面的有效修復。重晶石粉用來調節密度，無機礦物凝膠、聚丙烯酰胺、單糖、微生物具有協同作用。
17、利用硅酸水泥混凝土裂縫溶液的高堿性條件，在裂縫中引入鈣源、硅源和鋁源后，鈣離子、硅酸根離子和鋁酸根離子在進入液相中后，會迅速與溶液中的氫氧根離子結合形成水化硅酸鈣、水化硅鋁酸鈣等無機礦物。生成的無機礦物會結合大量的水分子形成無機礦物凝膠。無機礦物凝膠由于結合了大量水分子具有較好的體積膨脹能力，可以直接堆積在裂縫內部，封堵裂縫。
18、增粘劑遇水溶解后，會捕捉反應形成無機礦物形成絮凝結構，可以避免流動性水將產物帶出裂縫空間，保障了裂縫內部產物的有效堆積。
19、無機礦物的形成會消耗大量氫氧根離子，這會使得裂縫溶液的ph由高堿性降低至弱堿性。此時，釋放出的微生物芽孢萌發生長。首先是丁酸梭菌利用木糖為底物進行生長代謝，木糖被分解為丁酸和二氧化碳。丁酸將會與氫氧根離子反應，以維持液相的弱堿性環境。二氧化碳則會與溶液中的氫氧根離子和鈣離子反應形成碳酸鈣沉淀。
20、丁酸的形成為互營丁酸氧化菌提供了營養物，其可以利用丁酸反應形成乙酸和二氧化碳。同理，乙酸可以進一步用于維持裂縫的弱堿性環境。而二氧化碳將進一步轉化為碳酸鈣，以補充裂縫的自修復效果。乙酸最終將被互營乙酸氧化菌利用，分解為二氧化碳，轉變為碳酸鈣沉淀。
21、有益效果：本專利技術和現有技術相比，具有如下顯著性特點：
22、1、在修復初期誘導形成的水化硅酸鈣凝膠和水化硅鋁酸鈣凝膠本身為硅酸鹽水泥的水化產物種類，使用其在裂縫內部填充能夠極大程度避免修復產本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種無機凝膠-微生物復合自修復劑，其特征在于，包括以下重量份數的物質：無機礦物60～70份，聚丙烯酰胺1～2份，單糖13.5～14.25份，微生物4.5～4.75份，重晶石粉10～20份；所述無機礦物包括鈣源、硅源、鋁源中的一種或多種，所述鈣源、硅源、鋁源中的鈣、鋁、硅的原子摩爾比為0.5～2:0～0.5:1。
2.根據權利要求1所述的一種無機凝膠-微生物復合自修復劑，其特征在于：所述無機礦物包括亞硝酸鈣、乙酸鈣、硅酸鈉、硅酸鋰、硅酸鉀、偏鋁酸鈉、偏鋁酸鉀、硅酸鋁中的一種或多種。
3.根據權利要求2所述的一種無機凝膠-微生物復合自修復劑，其特征在于：所述硅酸鈉的模數不超過1.5。
4.根據權利要求1所述的一種無機凝膠-微生物復合自修復劑，其特征在于：所述微生物為丁酸梭菌、互營丁酸氧化菌、互營乙酸氧化菌中的一種或多種。
5.根據權利要求4所述的一種無機凝膠-微生物復合自修復劑，其特征在于：所述丁酸梭菌、互營丁酸氧化菌、互營乙酸氧化菌的數量比為1:1:1～2。
6.根據權利要求1所述的一種無機凝膠-微生物復合自修復劑，其
7.根據權利要求1所述的一種無機凝膠-微生物復合自修復劑，其特征在于：所述無機凝膠-微生物復合自修復劑的表觀密度為1900～2100kg/m3。
8.根據權利要求1～7任一項所述的一種無機凝膠-微生物復合自修復劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
9.根據權利要求1所述的一種無機凝膠-微生物復合自修復劑在硅酸鹽水泥混凝土裂縫自修復中的應用。
10.根據權利要求9所述的一種無機凝膠-微生物復合自修復劑在硅酸鹽水泥混凝土裂縫自修復中的應用，其特征在于：所述無機凝膠-微生物復合自修復劑的摻量滿足以下條件：
...【技術特征摘要】
1.一種無機凝膠-微生物復合自修復劑，其特征在于，包括以下重量份數的物質：無機礦物60～70份，聚丙烯酰胺1～2份，單糖13.5～14.25份，微生物4.5～4.75份，重晶石粉10～20份；所述無機礦物包括鈣源、硅源、鋁源中的一種或多種，所述鈣源、硅源、鋁源中的鈣、鋁、硅的原子摩爾比為0.5～2:0～0.5:1。
2.根據權利要求1所述的一種無機凝膠-微生物復合自修復劑，其特征在于：所述無機礦物包括亞硝酸鈣、乙酸鈣、硅酸鈉、硅酸鋰、硅酸鉀、偏鋁酸鈉、偏鋁酸鉀、硅酸鋁中的一種或多種。
3.根據權利要求2所述的一種無機凝膠-微生物復合自修復劑，其特征在于：所述硅酸鈉的模數不超過1.5。
4.根據權利要求1所述的一種無機凝膠-微生物復合自修復劑，其特征在于：所述微生物為丁酸梭菌、互營丁酸氧化菌、互營乙酸氧化菌中的一種或多種。
5.根據權利要求...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張旋，龐本強，宋晨鵬，詹其偉，劉勇，芮雅峰，楊果，尤尚朝，崔朋松，唐毅豪，
申請(專利權)人：江蘇科技大學，
類型：發明
國別省市：
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