CN112551973A - 一种抗裂自修复混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗裂自修复混凝土及其制备方法，属于建筑材料制备技术领域。本发明的抗裂自修复混凝土通过设置自制修复填料、贝壳粉碎物细料、自制矿渣抗裂修复剂、复合抗裂修复填料、乙二胺四乙酸以及硅铝酸钠等有效成分，制成了一种可以自动对混凝土裂缝进行修补的特种混凝土，能够有效阻止混凝土裂缝的产生，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗裂自修复混凝土及其制备方法，属于建筑材料制备技术领域。
背景技术
混凝土材料具有较高的抗压强度、良好的耐久性以及较低的成本，已广泛应用于建筑、桥梁、水利电力、核电、港口和海洋等现代土木工程建设中，目前又向着大跨、高耸、巨型和特种结构工程应用与发展。未来相当长的一段时间内，混凝土仍将是世界土木工程不可缺少的、最主要的建筑材料。然而，混凝土材料由于在长期的使用过程中以及周围复杂环境的影响下，会不可避免地产生微小裂缝等局部损伤。混凝土损伤后，将对结构的使用性能和耐久性产生诸多不利影响，轻者会降低结构的使用寿命，重则危及结构的安全。
近年来，混凝土裂缝自修复目前主要有以下３ 类：
１、在混凝土中掺人内置修补剂的胶囊或纤维，当裂缝产生或扩展时，胶囊或纤维裂开，修补剂流出完成修补;
２、在混凝土中设置SMA感应器等装置制成智能混凝土结构，当有裂缝产生时自动感知并在SMA形状记忆效应作用下有效修补裂缝;
３、水泥基渗透结晶型自修复。
但是这些传统裂缝修补手段都是事后的、被动的修复，而且对混凝土微裂缝无能为力。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种抗裂自修复混凝土及其制备方法，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种抗裂自修复混凝土及其制备方法。
本发明的一种抗裂自修复混凝土，按重量份数计，包括以下成分：
55～65份普通硅酸盐水泥；
15～20份复合抗裂修复填料；
50～60份膨胀珍珠岩；
200～250份水；
所述复合抗裂修复填料是由自制修复填料和贝壳粉碎物细料按比例混合制得；通过富集固载微生物的沸石中的蜡样芽孢杆菌会与从微裂缝中渗入的水分条件下，以***胶和营养物质为养分，进行新陈代谢释放二氧化碳并产生高温，二氧化碳的释放使得体系膨胀，一方面，体积膨胀使得混凝土进一步压实，致密度得到提升，抵消了部分微裂缝，起到封闭水分和氧气入渗通道的效果，提高防腐蚀性能，其次，产生的二氧化碳和水会与贝壳粉中的碳酸钙发生反应，使得贝壳粉溶解成碳酸氢钙溶液，在微裂缝的毛细管作用下碳酸氢钙溶液又被吸附到微裂缝中，在微生物新陈代谢产生的热量作用下，这些碳酸氢钙重新沉积形成碳酸钙晶体，从而对微裂缝进行封堵，从而起到混凝土裂缝的自修复效果；
所述自制修复填料是由沸石、胰蛋白胨、酵母浸膏、蔗糖、氯化钙溶液、蜡样芽孢杆菌菌液、***胶液、混合反应制得。利用沸石孔隙中的营养物质富集蜡样芽孢杆菌，再加入***胶液，利用***胶液和沸石进行胶结封装反应，进而将微生物固着休眠，得到富集固载微生物的沸石，作为自制修复填料；由于本发明的自制修复填料中富集了蜡样芽孢杆菌，蜡样芽孢杆菌加入混凝土中，在钙离子富集的裂缝环境中，蜡样芽孢杆菌能够加速诱导碳酸钙在裂缝表面区域的沉积，达到较好的裂缝自修复效果，而且，蜡样芽孢杆菌能够分泌碳酸酐酶，从而有效提高二氧化碳的水合反应，促进二氧化碳向碳酸氢根的转变，在混凝土裂缝碱性溶液环境中，碳酸氢根与氢氧根离子快速反应生成碳酸根离子，并不断螯合裂缝溶液中的钙离子生成碳酸钙沉淀，进而提高混凝土的自修复效果，同时避免混凝土裂缝的生长变大，起到抗裂作用；
进一步的，按重量份数计，包括以下成分：
55～65份普通硅酸盐水泥；
15～20份复合抗裂修复填料；
10～15份自制矿渣抗裂修复剂；
50～60份膨胀珍珠岩；
200～250份水；
所述自制矿渣抗裂修复剂包括矿渣粗料和磷石膏。
进一步的，按重量份数计，包括以下成分：
55～65份普通硅酸盐水泥；
15～20份复合抗裂修复填料；
10～15份自制矿渣抗裂修复剂；
50～60份膨胀珍珠岩；
200～250份水；
所述自制矿渣抗裂修复剂包括矿渣粗料和磷石膏以及硅铝酸钠。其中磷石膏的主要成分是二水磷石膏，矿渣和磷石膏里的硫酸盐在硅铝酸钠的碱性激发催化下发生水化反应，先生成水化铝酸三钙和水化硅酸钙凝胶，水化铝酸三钙与二水磷石膏再在硅铝酸钠再发生二次反应，产生具有更高强度的钙矾石，水化反应生成的水化产物将在磷石膏表面形成一层空间网络结构，随着水化反应的进行，生成的水化硅酸钙凝胶和钙矾石逐渐增多，形成的网络结构更加紧密，空隙减小，强度提高，从而起到填封混凝土内部孔隙的抗裂修复效果；
进一步的，按重量份数计，包括以下成分：
55～65份普通硅酸盐水泥；
15～20份复合抗裂修复填料；
10～15份自制矿渣抗裂修复剂；
3～5份乙二胺四乙酸；
50～60份膨胀珍珠岩；
200～250份水。
进一步的，所述复合抗裂修复填料的制备步骤为：
（1）按重量份数计，称取40～50份沸石、5～6份胰蛋白胨、2～3份酵母浸膏、1～2份蔗糖和150～180份质量分数为10%的氯化钙溶液混合后放置在摇床上，震荡浸渍40～60min，过滤得到滤饼，即为预处理沸石；
（2）将上述预处理沸石和浓度为107cfu/mL的蜡样芽孢杆菌菌液按质量比为1:10混合后在37℃下静置富集24h，富集完成后得到载菌沸石，再将载菌沸石和质量分数为15%的***胶液按质量比为1:10混合搅拌40～50min，反应结束后过滤得到滤渣，自然干燥后得到自制修复填料；
（3）按质量比为1:3将自制修复填料和贝壳粉碎物细料混合后得到复合抗裂修复填料。
进一步的，所述自制矿渣抗裂修复剂的制备步骤为：
（1）收集高炉炼铁后产生的废弃矿渣过50目筛，收集得到矿渣粗料；
（2）将上述得到矿渣粗料和磷石膏以及硅铝酸钠按质量比为10:17:1混合后得到自制矿渣抗裂修复剂。
进一步的，抗裂自修复混凝土的具体制备步骤为：
按重量份数计，称取55～65份普通硅酸盐水泥、15～20份复合抗裂修复填料、10～15份自制矿渣抗裂修复剂、3～5份乙二胺四乙酸、50～60份膨胀珍珠岩和200～250份水依次装入搅拌车中，以70～80r/min的转速在45～55℃温度条件下搅拌4～5min后出料，即得抗裂自修复混凝土。
进一步的，所述贝壳粉碎物细料的目数为100目。
进一步的，所述矿渣粗料的目数为50目。通过细料和粗料的复配使用，实现原料之间的尺寸匹配填充，增大混凝土前期密实填充度，消除部分原生裂纹的产生，进而防止后期裂缝的生长扩大，起到初步抗裂作用；
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明的抗裂自修复混凝土通过设置自制修复填料、贝壳粉碎物细料、自制矿渣抗裂修复剂、复合抗裂修复填料、乙二胺四乙酸以及硅铝酸钠等有效成分，制成了一种可以自动对混凝土裂缝进行修补的特种混凝土，能够有效阻止混凝土裂缝的产生，具有广阔的应用前景。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某个实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实例1中的混凝土养护3天后凿开进行SEM分析的实际尺寸电镜图；
图2是本发明实例1中的混凝土养护3天后凿开进行SEM分析的放大500倍电镜图；
图3是本发明实例1中的混凝土养护28天后凿开进行SEM分析的实际尺寸电镜图；
图4是本发明实例1中的混凝土养护28天后凿开进行SEM分析的放大500倍电镜图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
（1）按重量份数计，称取40～50份沸石、5～6份胰蛋白胨、2～3份酵母浸膏、1～2份蔗糖和150～180份质量分数为10%的氯化钙溶液混合后放置在摇床上，震荡浸渍40～60min，过滤得到滤饼，即为预处理沸石；利用沸石的丰富孔隙空间结构吸附营养物质和钙离子盐；
（2）将上述预处理沸石和浓度为107cfu/mL的蜡样芽孢杆菌菌液按质量比为1:10混合后在37℃下静置富集24h，富集完成后得到载菌沸石，再将载菌沸石和质量分数为15%的***胶液按质量比为1:10混合搅拌40～50min，反应结束后过滤得到滤渣，自然干燥后得到自制修复填料；利用沸石孔隙中的营养物质富集蜡样芽孢杆菌，再加入***胶液，利用***胶液和沸石进行胶结封装反应，进而将微生物固着休眠，得到富集固载微生物的沸石，作为自制修复填料；由于本发明的自制修复填料中富集了蜡样芽孢杆菌，蜡样芽孢杆菌加入混凝土中，在钙离子富集的裂缝环境中，蜡样芽孢杆菌能够加速诱导碳酸钙在裂缝表面区域的沉积，达到较好的裂缝自修复效果，而且，蜡样芽孢杆菌能够分泌碳酸酐酶，从而有效提高二氧化碳的水合反应，促进二氧化碳向碳酸氢根的转变，在混凝土裂缝碱性溶液环境中，碳酸氢根与氢氧根离子快速反应生成碳酸根离子，并不断螯合裂缝溶液中的钙离子生成碳酸钙沉淀，进而提高混凝土的自修复效果，同时避免混凝土裂缝的生长变大，起到抗裂作用；
（3）收集废弃的贝壳放入粉碎机中粉碎1～2h后过100目筛，收集过筛物得到贝壳粉碎物细料，再收集高炉炼铁后产生的废弃矿渣过50目筛，收集得到矿渣粗料；通过细料和粗料的复配使用，实现原料之间的尺寸匹配填充，增大混凝土前期密实填充度，消除部分原生裂纹的产生，进而防止后期裂缝的生长扩大，起到初步抗裂作用；
（4）将上述得到矿渣粗料和磷石膏以及硅铝酸钠按质量比为10:17:1混合后得到自制矿渣抗裂修复剂；其中磷石膏的主要成分是二水磷石膏，矿渣和磷石膏里的硫酸盐在硅铝酸钠的碱性激发催化下发生水化反应，先生成水化铝酸三钙和水化硅酸钙凝胶，水化铝酸三钙与二水磷石膏再在硅铝酸钠再发生二次反应，产生具有更高强度的钙矾石，水化反应生成的水化产物将在磷石膏表面形成一层空间网络结构，随着水化反应的进行，生成的水化硅酸钙凝胶和钙矾石逐渐增多，形成的网络结构更加紧密，空隙减小，强度提高，从而起到填封混凝土内部孔隙的抗裂修复效果；
（5）按质量比为1:3将自制修复填料和贝壳粉碎物细料混合后得到复合抗裂修复填料；通过富集固载微生物的沸石中的蜡样芽孢杆菌会与从微裂缝中渗入的水分条件下，以***胶和营养物质为养分，进行新陈代谢释放二氧化碳并产生高温，二氧化碳的释放使得体系膨胀，一方面，体积膨胀使得混凝土进一步压实，致密度得到提升，抵消了部分微裂缝，起到封闭水分和氧气入渗通道的效果，提高防腐蚀性能，其次，产生的二氧化碳和水会与贝壳粉中的碳酸钙发生反应，使得贝壳粉溶解成碳酸氢钙溶液，在微裂缝的毛细管作用下碳酸氢钙溶液又被吸附到微裂缝中，在微生物新陈代谢产生的热量作用下，这些碳酸氢钙重新沉积形成碳酸钙晶体，从而对微裂缝进行封堵，从而起到混凝土裂缝的自修复效果；
（6）按重量份数计，称取55～65份普通硅酸盐水泥、15～20份复合抗裂修复填料、10～15份自制矿渣抗裂修复剂、3～5份乙二胺四乙酸、50～60份膨胀珍珠岩和200～250份水依次装入搅拌车中，以70～80r/min的转速在45～55℃温度条件下搅拌4～5min后出料，即得抗裂自修复混凝土。由于本发明还加入了活性化学组分乙二胺四乙酸，在混凝土产生裂缝后，外界的水分入渗，携带活性化学组分乙二胺四乙酸入渗到混凝土缝隙中，由于本发明的活性化学组分乙二胺四乙酸能够络合混凝土材料中的钙离子生成可溶性络合物，在浓度差和化学势作用下向混凝土内部渗透，遇到游离硅酸根离子时发生化学转换，钙离子被“ 夺走” 生成更稳定的水化硅酸钙凝胶体，并且这种化学转换易发生在孔隙和裂缝处，转换产物填充裂缝。另外，上述过程可以消耗水泥水化产物氢氧化钙，从而促进混凝土中未水化水泥二次水化， 有利于混凝土裂缝的愈合，进一步提高混凝土的抗裂自修复效果。
实例1
按重量份数计，称取40～50份沸石、5～6份胰蛋白胨、2～3份酵母浸膏、1～2份蔗糖和150～180份质量分数为10%的氯化钙溶液混合后放置在摇床上，震荡浸渍40～60min，过滤得到滤饼，即为预处理沸石；
将上述预处理沸石和浓度为107cfu/mL的蜡样芽孢杆菌菌液按质量比为1:10混合后在37℃下静置富集24h，富集完成后得到载菌沸石，再将载菌沸石和质量分数为15%的***胶液按质量比为1:10混合搅拌40～50min，反应结束后过滤得到滤渣，自然干燥后得到自制修复填料；
收集废弃的贝壳放入粉碎机中粉碎1～2h后过100目筛，收集过筛物得到贝壳粉碎物细料，再收集高炉炼铁后产生的废弃矿渣过50目筛，收集得到矿渣粗料；
将上述得到矿渣粗料和磷石膏以及硅铝酸钠按质量比为10:17:1混合后得到自制矿渣抗裂修复剂；
按质量比为1:3将自制修复填料和贝壳粉碎物细料混合后得到复合抗裂修复填料；
按重量份数计，称取55～65份普通硅酸盐水泥、15～20份复合抗裂修复填料、10～15份自制矿渣抗裂修复剂、3～5份乙二胺四乙酸、50～60份膨胀珍珠岩和200～250份水依次装入搅拌车中，以70～80r/min的转速在45～55℃温度条件下搅拌4～5min后出料，即得抗裂自修复混凝土。
实例2
按重量份数计，称取40～50份沸石、5～6份胰蛋白胨、2～3份酵母浸膏、1～2份蔗糖和150～180份质量分数为10%的氯化钙溶液混合后放置在摇床上，震荡浸渍40～60min，过滤得到滤饼，即为预处理沸石；
将上述预处理沸石和浓度为107cfu/mL的蜡样芽孢杆菌菌液按质量比为1:10混合后在37℃下静置富集24h，富集完成后得到载菌沸石，再将载菌沸石和质量分数为15%的***胶液按质量比为1:10混合搅拌40～50min，反应结束后过滤得到滤渣，自然干燥后得到自制修复填料；
收集废弃的贝壳放入粉碎机中粉碎1～2h后过100目筛，收集过筛物得到贝壳粉碎物细料，再收集高炉炼铁后产生的废弃矿渣过50目筛，收集得到矿渣粗料；
将上述得到矿渣粗料和磷石膏以及硅铝酸钠按质量比为10:17:1混合后得到自制矿渣抗裂修复剂；
按质量比为1:3将自制修复填料和贝壳粉碎物细料混合后得到复合抗裂修复填料；
按重量份数计，称取55～65份普通硅酸盐水泥、15～20份复合抗裂修复填料、10～15份自制矿渣抗裂修复剂、3～5份乙二胺四乙酸、50～60份膨胀珍珠岩和200～250份水依次装入搅拌车中，以70～80r/min的转速在45～55℃温度条件下搅拌4～5min后出料，即得抗裂自修复混凝土。
实例3
按重量份数计，称取40～50份沸石、5～6份胰蛋白胨、2～3份酵母浸膏、1～2份蔗糖和150～180份质量分数为10%的氯化钙溶液混合后放置在摇床上，震荡浸渍40～60min，过滤得到滤饼，即为预处理沸石；
将上述预处理沸石和浓度为107cfu/mL的蜡样芽孢杆菌菌液按质量比为1:10混合后在37℃下静置富集24h，富集完成后得到载菌沸石，再将载菌沸石和质量分数为15%的***胶液按质量比为1:10混合搅拌40～50min，反应结束后过滤得到滤渣，自然干燥后得到自制修复填料；
收集废弃的贝壳放入粉碎机中粉碎1～2h后过100目筛，收集过筛物得到贝壳粉碎物细料，再收集高炉炼铁后产生的废弃矿渣过50目筛，收集得到矿渣粗料；
将上述得到矿渣粗料和磷石膏以及硅铝酸钠按质量比为10:17:1混合后得到自制矿渣抗裂修复剂；
按质量比为1:3将自制修复填料和贝壳粉碎物细料混合后得到复合抗裂修复填料；
按重量份数计，称取55～65份普通硅酸盐水泥、15～20份复合抗裂修复填料、10～15份自制矿渣抗裂修复剂、3～5份乙二胺四乙酸、50～60份膨胀珍珠岩和200～250份水依次装入搅拌车中，以70～80r/min的转速在45～55℃温度条件下搅拌4～5min后出料，即得抗裂自修复混凝土。
实例4
制备方法和实例1基本相同，唯有不同的是不添加本发明的自修复填料，其他条件和组分比例均与实例1中相同。
实例5
制备方法和实例1基本相同，唯有不同的是不添加本发明的自制矿渣抗裂修复剂，其他条件和组分比例均与实例1中相同。
实例6
制备方法和实例1基本相同，唯有不同的是不添加本发明的复合抗裂修复剂，其他条件和组分比例均与实例1中相同。
性能检测试验
分别对本发明实例1～6中混凝土进行性能测试，检测结果如表1和表2所示：
检测方法/试验方法
1、预留裂缝混凝土抗压强度测试
预留裂缝是指在混凝土立方体抗压试件中人为设置的形状规则、尺寸统一的微裂缝。由于裂缝宽度、长度、深度可以控制，能够增强混凝土自修复性能可比性。预留裂缝对混凝土抗压强度有极大影响，在养护过程中，裂缝具有一定的自修复能力，混凝土的抗压强度能够反映预留裂缝的修复程度。
本试验采用厚度为0.2mm的塑料板事先固定于试模内， 带试件成型并终凝后抽出形成预留裂缝，混凝试件尺寸为100mm×100mm×100mm，裂缝长度100mm、宽度为0.2mm、深度为50mm。混凝土试件分别标养3、7、28、56d后进行抗压强度试验，加载时预留裂缝方向与加载方向应在同一直线上；
2、二次抗渗压力检测
混凝土抗渗性能可以反映混凝土内部结构，能够作为衡量混凝土自修复效果的衡量指标。本试验通过混凝土抗渗压力试验和二次抗渗压力试验研究本发明混凝土抗渗压力。抗渗压力可以体现对混凝土本身固有毛细孔以及微裂缝的修复能力，当混凝土抗渗试件上表面透水后，混凝土内部孔隙处于连通状态，经过一定时间养护后，连通的孔隙在一定程度上能够愈合。二次抗渗压力可以反映混凝土被水击穿后的修复效果。试验过程参照GB18445-2001《水泥基渗透结晶型防水材料》中提出的二次抗渗压力的测试方法；
3、对实例1中的混凝土养护3天和28天后分别凿开进行SEM分析。
表1预留裂缝混凝土抗压强度测试结果
表2 抗渗压力试验结果
将实施例1～3进行性能对比，其中实例3中的抗压强度和二次抗渗压力表现为最佳，这是由于实施例3中添加的物料的比例为最高，也从侧面反映了本申请技术方案是可以实施的。
将实例1和实例4进行性能对比，由于实例4没有添加本发明的自修复填料，因此抗压强度和二次抗渗压力有所降低，由此可见本发明自修复填料的添加可以提高混凝土的抗裂自修复性能，也从侧面反映了实例4的技术方案是可以实施的。
将实例1和实例5进行性能对比，由于实例5没有添加本发明的自制矿渣抗裂修复剂，因此抗压强度和抗渗压力有所降低，由此可见本发明自制矿渣抗裂修复剂的添加可以提高混凝土的抗裂自修复性能，也从侧面反映了实例5的技术方案是可以实施的。
将实例1和实例6进行性能对比，由于实例6没有添加本发明的复合抗裂修复剂，因此抗压强度和抗渗压力有所降低，由此可见本发明复合抗裂修复剂的添加可以提高混凝土的抗裂自修复性能，也从侧面反映了实例6的技术方案是可以实施的。
参见图1至图4，是实例1中的混凝土养护3天和28天后分别凿开进行SEM分析后得到的扫描电镜照片，由电镜照片对比可知，预留裂缝混凝土试件养护3d和28d后凿开，取预留裂缝处混凝土碎块进行SEM分析。从图1、2可以看出，养护3d混凝土水化不够完全，混凝土中存在大量的孔和微裂缝，晶粒之间的连接比较脆弱，呈现断续状。从图3、4可以看出，养护28d后的混凝土致密程度提高，水化产物明显增多，孔和微裂缝数量较少，说明本发明的混凝土能够自行修复裂缝。
对照例1
制备方法和实例1基本相同，唯有不同的是不添加本发明的乙二胺四乙酸，其他条件和组分比例均与实例1中相同。
对照例2
制备方法和实例1基本相同，唯有不同的是不添加本发明的硅铝酸钠，其他条件和组分比例均与实例1中相同。
对照例3
制备方法和实例1基本相同，唯有不同的是不添加本发明的贝壳粉料，其他条件和组分比例均与实例1中相同。
性能检测试验
分别对本发明对照例1～3中混凝土进行性能测试，检测结果如表3和表4所示：
检测方法/试验方法
1、预留裂缝混凝土抗压强度测试
预留裂缝是指在混凝土立方体抗压试件中人为设置的形状规则、尺寸统一的微裂缝。由于裂缝宽度、长度、深度可以控制，能够增强混凝土自修复性能可比性。预留裂缝对混凝土抗压强度有极大影响，在养护过程中，裂缝具有一定的自修复能力，混凝土的抗压强度能够反映预留裂缝的修复程度。
本试验采用厚度为0.2mm的塑料板事先固定于试模内， 带试件成型并终凝后抽出形成预留裂缝，混凝试件尺寸为100mm×100mm×100mm，裂缝长度100mm、宽度为0.2mm、深度为50mm。混凝土试件分别标养3、7、28、56d后进行抗压强度试验，加载时预留裂缝方向与加载方向应在同一直线上；
2、二次抗渗压力检测
混凝土抗渗性能可以反映混凝土内部结构，能够作为衡量混凝土自修复效果的衡量指标。本试验通过混凝土抗渗压力试验和二次抗渗压力试验研究本发明混凝土抗渗压力。抗渗压力可以体现对混凝土本身固有毛细孔以及微裂缝的修复能力，当混凝土抗渗试件上表面透水后，混凝土内部孔隙处于连通状态，经过一定时间养护后，连通的孔隙在一定程度上能够愈合。二次抗渗压力可以反映混凝土被水击穿后的修复效果。试验过程参照GB18445-2001《水泥基渗透结晶型防水材料》中提出的二次抗渗压力的测试方法；
表3 对照例预留裂缝混凝土抗压强度测试结果
表2 对照例抗渗压力试验结果
将对照例1中试验数据和实例1中试验数据进行对比；由于对照例1没有添加本发明的乙二胺四乙酸，因此抗压强度和二次抗渗压力都明显降低，由此可见本发明乙二胺四乙酸的添加在混凝土产生裂缝后，外界的水分入渗，携带活性化学组分乙二胺四乙酸入渗到混凝土缝隙中，由于本发明的活性化学组分乙二胺四乙酸能够络合混凝土材料中的钙离子生成可溶性络合物，在浓度差和化学势作用下向混凝土内部渗透，遇到游离硅酸根离子时发生化学转换，钙离子被“ 夺走” 生成更稳定的水化硅酸钙凝胶体，并且这种化学转换易发生在孔隙和裂缝处，转换产物填充裂缝。另外，上述过程可以消耗水泥水化产物氢氧化钙，从而促进混凝土中未水化水泥二次水化， 有利于混凝土裂缝的愈合，进一步提高混凝土的抗裂自修复效果。
将对照例2中试验数据和实例1中试验数据进行对比；由于对照例2没有添加本发明的硅铝酸钠，因此抗压强度和二次抗渗压力都明显降低，由此可见本发明硅铝酸钠的添加，能够对矿渣和磷石膏里的硫酸盐进行碱性激发催化发生水化反应，先生成水化铝酸三钙和水化硅酸钙凝胶，水化铝酸三钙与二水磷石膏再在硅铝酸钠再发生二次反应，产生具有更高强度的钙矾石，水化反应生成的水化产物将在磷石膏表面形成一层空间网络结构，随着水化反应的进行，生成的水化硅酸钙凝胶和钙矾石逐渐增多，形成的网络结构更加紧密，空隙减小，强度提高，从而起到填封混凝土内部孔隙的抗裂修复效果；
将对照例3中试验数据和实例1中试验数据进行对比；由于对照例3没有添加本发明的贝壳粉料，因此抗压强度和二次抗渗压力都明显降低，由此可见本发明贝壳粉料的添加，可是使得微生物产生的二氧化碳和水与贝壳粉中的碳酸钙发生反应，使得贝壳粉溶解成碳酸氢钙溶液，在微裂缝的毛细管作用下碳酸氢钙溶液又被吸附到微裂缝中，在微生物新陈代谢产生的热量作用下，这些碳酸氢钙重新沉积形成碳酸钙晶体，从而对微裂缝进行封堵，从而起到混凝土裂缝的自修复效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种抗裂自修复混凝土，其特征在于：按重量份数计，包括以下成分：
55～65份普通硅酸盐水泥；
15～20份复合抗裂修复填料；
50～60份膨胀珍珠岩；
200～250份水；
所述复合抗裂修复填料是由自制修复填料和贝壳粉碎物细料按比例混合制得；
所述自制修复填料是由沸石、胰蛋白胨、酵母浸膏、蔗糖、氯化钙溶液、蜡样芽孢杆菌菌液、***胶液、混合反应制得。
2.根据权利要求1所述的一种抗裂自修复混凝土，其特征在于：按重量份数计，包括以下成分：
55～65份普通硅酸盐水泥；
15～20份复合抗裂修复填料；
10～15份自制矿渣抗裂修复剂；
50～60份膨胀珍珠岩；
200～250份水；
所述自制矿渣抗裂修复剂包括矿渣粗料和磷石膏。
3.根据权利要求2所述的一种抗裂自修复混凝土，其特征在于：按重量份数计，包括以下成分：
55～65份普通硅酸盐水泥；
15～20份复合抗裂修复填料；
10～15份自制矿渣抗裂修复剂；
50～60份膨胀珍珠岩；
200～250份水；
所述自制矿渣抗裂修复剂包括矿渣粗料和磷石膏以及硅铝酸钠。
4.根据权利要求2所述的一种抗裂自修复混凝土，其特征在于：按重量份数计，包括以下成分：
55～65份普通硅酸盐水泥；
15～20份复合抗裂修复填料；
10～15份自制矿渣抗裂修复剂；
3～5份乙二胺四乙酸；
50～60份膨胀珍珠岩；
200～250份水。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种抗裂自修复混凝土，其特征在于：所述复合抗裂修复填料的制备步骤为：
（1）按重量份数计，称取40～50份沸石、5～6份胰蛋白胨、2～3份酵母浸膏、1～2份蔗糖和150～180份质量分数为10%的氯化钙溶液混合后放置在摇床上，震荡浸渍40～60min，过滤得到滤饼，即为预处理沸石；
（2）将上述预处理沸石和浓度为107cfu/mL的蜡样芽孢杆菌菌液按质量比为1:10混合后在37℃下静置富集24h，富集完成后得到载菌沸石，再将载菌沸石和质量分数为15%的***胶液按质量比为1:10混合搅拌40～50min，反应结束后过滤得到滤渣，自然干燥后得到自制修复填料；
（3）按质量比为1:3将自制修复填料和贝壳粉碎物细料混合后得到复合抗裂修复填料。
6.根据权利要求3所述的一种抗裂自修复混凝土，其特征在于：所述自制矿渣抗裂修复剂的制备步骤为：
（1）收集高炉炼铁后产生的废弃矿渣过50目筛，收集得到矿渣粗料；
（2）将上述得到矿渣粗料和磷石膏以及硅铝酸钠按质量比为10:17:1混合后得到自制矿渣抗裂修复剂。
7.根据权利要求4所述的一种抗裂自修复混凝土，其特征在于：抗裂自修复混凝土的具体制备步骤为：
按重量份数计，称取55～65份普通硅酸盐水泥、15～20份复合抗裂修复填料、10～15份自制矿渣抗裂修复剂、3～5份乙二胺四乙酸、50～60份膨胀珍珠岩和200～250份水依次装入搅拌车中，以70～80r/min的转速在45～55℃温度条件下搅拌4～5min后出料，即得抗裂自修复混凝土。
8.根据权利要求5所述的一种抗裂自修复混凝土，其特征在于：所述贝壳粉碎物细料的目数为100目。
9.根据权利要求6所述的一种抗裂自修复混凝土，其特征在于：所述矿渣粗料的目数为50目。
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| CN202011401005.7A CN112551973A (zh) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | 一种抗裂自修复混凝土及其制备方法 |
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2020
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