CN115717045A - 一种混凝土微裂缝修复材料及其制备方法 - Google Patents
一种混凝土微裂缝修复材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种混凝土裂缝修复材料及其制备方法，其由A组分和B组分混合制备而成，其中：A组分为水性环氧树脂乳液与菌液的混合液，B组分为环氧树脂固化剂与矿化液的混合液；所述矿化液是由钙源和尿素混合而成。本发明使用微生物诱导生成碳酸钙技术与水性环氧树脂材料复合使用，所生成的碳酸钙可一定程度上减弱水性环氧树脂修补后产生的体积收缩。并可避免大量固体颗粒加入水性环氧树脂乳液中造成的粘度增大，渗透性降低的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体是一种混凝土微裂缝修复材料及其制备方法。
背景技术
混凝土结构受外在因素影响下，其内部或表面会逐渐劣化，开裂是常见的混凝土劣化现象之一。混凝土裂缝如不及时修复，将会进一步劣化，直至混凝土构件失去承载力。
相对常规的混凝土裂缝修复材料及技术，专利CN 104196131 B公开了一种微生物沉积碳酸钙封堵混凝土现浇板楼板或底板裂缝方法，提出了采用压力灌注方式，将微生物修复技术所需的水溶液注入混凝土裂缝中进行修复。微生物修复混凝土裂缝技术，具有环保、渗透性、可操作性强等方面的优势。然而，微生物诱导碳酸钙沉积技术受多方面因素影响，是一个缓慢的沉积过程，且沉底速度过快，产生的碳酸钙松散、强度低。因此，这种技术存在修复周期长的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种混凝土裂缝修复材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的微生物诱导碳酸钙沉积技术存在修复周期长的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明一方面公开了一种混凝土裂缝修复材料，其由A组分和B组分混合制备而成，其中：
A组分为水性环氧树脂乳液与菌液的混合液，B组分为环氧树脂固化剂与矿化液的混合液；
所述矿化液是由钙源和尿素混合而成。
作为本发明进一步的方案：所述A组分按100份计，其中水性环氧树脂乳液和菌液的重量份比为70-90：30-10。
作为本发明进一步的方案：所述A组分中水性环氧树脂乳液为EP-2340W、BH644、EP-5024、DS-5100中的一种。
作为本发明进一步的方案：所述A组分中菌液是由球形芽孢杆菌与液体培养液按体积比1：8的配置而成；所述液体培养液由2g碳酸氢钠、50g营养肉汤以及1L蒸馏水制备而成。
作为本发明进一步的方案：所述B组分中环氧树脂固化剂为EH-2100W、BH560、MG-50以及900S中的一种。
作为本发明进一步的方案：所述水性环氧树脂乳液与环氧树脂固化剂的质量比为100：133、100：100、100：55或100：20。
作为本发明进一步的方案：所述钙源为硝酸钙、甲酸钙、乳酸钙以及醋酸钙中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：所述矿化液与菌液质量比为(1～3)：1。
本发明另一方面公开了一种混凝土微裂缝修复材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、按照重量份比70-90：30-10称量水性环氧树脂乳液、菌液，常温搅拌均匀，即得A组分；
S2、将钙源和尿素按摩尔浓度比为(1～1.2)：1进行混合，得矿化液；
S3、称取环氧树脂固化剂、矿化液，常温搅拌均匀，即得B组分；
S4、将组分A、组分B混合，并计算混合物中水性环氧树脂与环氧树脂固化剂的固体总含量，通过加水搅拌均匀的方式，将固体总含量控制在40％，得混凝土微裂缝修复材料。
进一步方案，步骤S2中，所述水性环氧树脂乳液与环氧树脂固化剂的质量比为100：133、100：100、100：55或100：20，所述矿化液与菌液质量比为(1～3)：1。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中使用水性环氧树脂作为胶结剂，能胶结微生物快速诱导生成的松散碳酸钙颗粒，在保证修补材料的力学性能的前提下，极大程度缩短了修补周期。
2、本发明使用微生物诱导生成碳酸钙技术与水性环氧树脂材料复合使用，所生成的碳酸钙可一定程度上减弱水性环氧树脂修补后产生的体积收缩。
3、本发明的混凝土微裂缝修复材料，在使用前将菌液与矿化液分别放置在A、B组分内，使用前将A、B组分混合后灌入混凝土裂缝中进行反应生成碳酸钙颗粒，本专利公开的修补材料相对常规操作将固体碳酸钙颗粒直接复配进水性环氧树脂乳液中，可避免大量固体颗粒加入水性环氧树脂乳液中造成的粘度增大，渗透性降低的技术问题。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
以下实施例和对比例中采用的原料具体信息如下：
A组分：
水性环氧树脂乳液，EP-2340W，购自湛新树脂(中国)有限公司；
水性环氧树脂乳液，BH644，购自东莞广通化工制品有限公司；
水性环氧树脂乳液，EP-5024，购自豪格绝缘材料有限公司；
水性环氧树脂乳液，DS-5100，购自上海锝晟新型材料有限公司；
球形芽孢杆菌LMG22257，比利时菌种保存中心；
碳酸氢钠，购自国药集团；
营养肉汤，HB0108，购自青岛海博生物技术有限公司；
B组分：
环氧树脂固化剂EH-2100W，购自湛新树脂(中国)有限公司；
环氧树脂固化剂BH560，购自东莞广通化工制品有限公司；
环氧树脂固化剂MG-50，购自豪格绝缘材料有限公司；
环氧树脂固化剂900S，购自上海锝晟新型材料有限公司
硝酸钙，购自国药集团；
甲酸钙，购自国药集团；
乳酸钙，购自国药集团；
醋酸钙，购自国药集团；
尿素，购自国药集团。
其中水性环氧树脂乳液与环氧树脂固化剂配套使用，两者之间配比为EP-2340W：EH-2100W＝100:133，BH644：BH560＝1：1，EP-5024：MG-50＝5:1，DS-5100：900S＝100:55。
本申请中的菌液为自制材料，是由球形芽孢杆菌与液体培养液按1：8的体积比配置而成；其中液体培养液由2g碳酸氢钠、50g营养肉汤以及1L蒸馏水配置而成。
可以理解的是，以上原料试剂仅为本发明一些具体实施方式的示例，使得本发明的技术方案更加清楚，并不代表本发明仅能采用以上试剂，具体以权利要求书中的范围为准。此外，实施例和对比例中所述的“份”，如无特别说明，均指重量份。
本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
以下实施例和对比例中的组分制备均在常温下进行。
实施例1
制备A组分：称取70份水性环氧树脂乳液EP-2340W，30份菌液，搅拌均匀，即得A组分；
制备B组分：按照EP-2340W：EH-2100W＝100:133的质量比，称取环氧树脂固化剂EH-2100W；按硝酸钙6M/L、尿素5M/L的摩尔浓度制备矿化液，并按矿化液用量与菌液用量3：1的配比，称取矿化液，最后将环氧树脂固化剂与矿化液搅拌均匀，即得B组分；
将组分A、组分B混合，并计算混合物中水性环氧树脂与环氧树脂固化剂的固体总含量，通过加水搅拌均匀的方式，将固体总含量控制在40％，得混凝土微裂缝修复材料。
实施例2
制备A组分：称取90份水性环氧树脂乳液BH644，10份菌液，搅拌均匀，即得A组分；
制备B组分：按照BH644：BH560＝1：1的配比，称取环氧树脂固化剂BH560；按甲酸钙5M/L、尿素5M/L的摩尔浓度制备矿化液，并按矿化液用量与菌液用量1：1的配比，称取矿化液，将环氧树脂固化剂与矿化液搅拌均匀，即得B组分；
将组分A、组分B混合，并计算混合物中水性环氧树脂与环氧树脂固化剂的固体总含量，通过加水搅拌均匀的方式，将固体总含量控制在40％，得混凝土微裂缝修复材料。
实施例3
制备A组分：称取80份水性环氧树脂乳液EP-5024，20份菌液，搅拌均匀，即得A组分；
制备B组分：按照EP-5024：MG-50＝5:1的配比，称取环氧树脂固化剂MG-50；按乳酸钙5.5M/L、尿素5M/L的摩尔浓度制备矿化液，并按矿化液用量与菌液用量2：1的配比，称取矿化液，将环氧树脂固化剂与矿化液搅拌均匀，即得B组分；
将组分A、组分B混合，并计算混合物中水性环氧树脂与环氧树脂固化剂的固体总含量，通过加水搅拌均匀的方式，将固体总含量控制在40％，得混凝土微裂缝修复材料。
实施例4
制备A组分：称取80份水性环氧树脂乳液DS-5100，20份菌液，搅拌均匀，即得A组分；
制备B组分：按照DS-5100：900S＝100:55的配比，称取环氧树脂固化剂900S；按醋酸钙6M/L、尿素5M/L的摩尔浓度制备矿化液，并按矿化液用量与菌液用量2：1的配比，称取矿化液，将环氧树脂固化剂与矿化液搅拌均匀，即得B组分；
将组分A、组分B混合，并计算混合物中水性环氧树脂与环氧树脂固化剂的固体总含量，通过加水搅拌均匀的方式，将固体总含量控制在40％，得混凝土微裂缝修复材料。
对比例1
制备A组分：称取100份的水性环氧树脂乳液EP-2340W，即得A组分；
制备B组分：按照EP-2340W：EH-2100W＝100:133的配比，称取环氧树脂固化剂EH-2100W，即得B组分；
将组分A、组分B混合，并计算混合物中水性环氧树脂与环氧树脂固化剂的固体总含量，通过加水搅拌均匀的方式，将固体总含量控制在40％，得混凝土微裂缝修复材料。
对比例2
制备A组分：称取70份的水性环氧树脂乳液EP-2340W，30份30％固含的纳米碳酸钙分散液，搅拌均匀，即得A组分；
制备B组分：按照EP-2340W：EH-2100W＝100:133的配比，称取环氧树脂固化剂EH-2100W，即得B组分；
将组分A、组分B混合，并计算混合物中水性环氧树脂与环氧树脂固化剂的固体总含量，通过加水搅拌均匀的方式，将固体总含量控制在40％，得混凝土微裂缝修复材料。
对比例3
制备A组分：称取100份的菌液，即得A组分；
制备B组分：按硝酸钙6M/L、尿素5M/L的摩尔浓度制备矿化液，并按矿化液用量与菌液用量2：1的配比，称取矿化液，即得B组分；
将组分A、组分B混合，得混凝土微裂缝修复材料。
对比例4
制备A组分：按2g碳酸氢钠、50g营养肉汤以及1L蒸馏水配置液体培养液，再将球形芽孢杆菌与液体培养液按1:50的体积比配置成菌液，称取100份的菌液，即得A组分；
制备B组分：按硝酸钙0.6M/L、尿素0.5M/L的摩尔浓度制备矿化液，并按矿化液用量与菌液用量2：1的配比，称取矿化液，即得B组分；
将组分A、组分B混合，得混凝土微裂缝修复材料。
将上述实施例1-4以及对比例1-2按照表1所示的测试项目及测试方法或标准进行相关测试，测试结果如表2所示。
表1测试项目及测试方法与标准
表2测试结果
从上表2的试验结果来看，本发明的混凝土微裂缝修复材料具有较好的力学性能以及极短的修复周期。
从实施例1与对比例1的对比数据分析可知，水性环氧树脂修补材料与微生物诱导碳酸钙沉积材料复合使用，可显著地降低水性环氧树脂材料的收缩性。而对比例1中仅使用水性环氧树脂修补，导致最终材料的收缩率大、粘结强度小，其容易与基体脱粘。
从实施例1与、对比例1、对比例3、对比例4的对比数据分析可知，在微生物诱导碳酸钙沉积材料中复配了水性环氧树脂修补材料后，在保证修补材料力学性能的前提下，可有效缩短修补周期。
从实施例1与对比例2的对比数据可知，对比例2中在水性环氧树脂乳液中提前加入纳米碳酸钙，造成粘度显著增大，影响了材料的可灌性，对材料力学性能也是不利的。所以本申请实施例1中选用微生物诱导形成碳酸钙，而非使用复配碳酸钙材料的原因。
实施例1与对比例3、4相比，对比例3、4中没有加入水性环氧树脂乳液和环氧树脂固化剂，材料的粘度会大幅度的降低，在材料的浇灌时会溢出混凝土裂缝，而造成浪费。且对比例4中菌液、矿化液的用量均变小，导致材料的修复周期大幅度增多，达到35d。
对比例3与对比例4相比，对比例3所用菌液以及矿化液浓度较高，体系内细菌诱导生成碳酸钙的速率较快，修复周期短，但存在碳酸钙沉积松散，力学性能差的技术问题；而对比例4选用的菌液和矿化液浓度较低，体系反应速率较慢，修复周期长，但所形成的碳酸钙材料沉积密实，力学性能好。
虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种混凝土裂缝修复材料，其特征在于：其由A组分和B组分混合制备而成，其中：
A组分为水性环氧树脂乳液与菌液的混合液，B组分为环氧树脂固化剂与矿化液的混合液；
所述矿化液是由钙源和尿素混合而成。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土裂缝修复材料，其特征在于：所述A组分按100份计，其中水性环氧树脂乳液和菌液的重量份比为70-90：30-10。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土裂缝修复材料，其特征在于：所述A组分中水性环氧树脂乳液为EP-2340W、BH644、EP-5024、DS-5100中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土裂缝修复材料，其特征在于：所述A组分中菌液是由球形芽孢杆菌与液体培养液按体积比1：8的配置而成；所述液体培养液由2g碳酸氢钠、50g营养肉汤以及1L蒸馏水制备而成。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土裂缝修复材料，其特征在于：所述B组分中环氧树脂固化剂为EH-2100W、BH560、MG-50以及900S中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种混凝土裂缝修复材料，其特征在于：所述水性环氧树脂乳液与环氧树脂固化剂的质量比为100：133、100：100、100：55或100：20。
7.根据权利要求1所述的一种混凝土裂缝修复材料，其特征在于：所述钙源为硝酸钙、甲酸钙、乳酸钙以及醋酸钙中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种混凝土裂缝修复材料，其特征在于：所述矿化液与菌液质量比为(1～3)：1。
9.一种混凝土微裂缝修复材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、按照重量份比70-90：30-10称量水性环氧树脂乳液、菌液，常温搅拌均匀，即得A组分；
S2、将钙源和尿素按摩尔浓度比为(1～1.2)：1进行混合，得矿化液；
S3、称取环氧树脂固化剂、矿化液，常温搅拌均匀，即得B组分；
S4、将组分A、组分B混合，并计算混合物中水性环氧树脂与环氧树脂固化剂的固体总含量，通过加水搅拌均匀的方式，将固体总含量控制在40％，得混凝土微裂缝修复材料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述水性环氧树脂乳液与环氧树脂固化剂的质量比为100：133、100：100、100：55或100：20，所述矿化液与菌液质量比为(1～3)：1。
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