CN116730677B - 一种抗渗抗裂混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种抗渗抗裂混凝土及其制备方法。一种抗渗抗裂混凝土，按照质量份数，包括以下原料：150‑170份水、340‑360份硅酸盐水泥、950‑1100份粗骨料、700‑800份细骨料、0‑8份减水剂、25‑60份掺合料、3‑6份赖氨酸芽孢杆菌、0.1‑1份胶质芽孢杆菌、15‑25份竹纤维、5‑10份罗布麻纤维；其制备方法为：将粗骨料、细骨料混合均匀，得到初拌料；将水、硅酸盐水泥、掺合料、赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、竹纤维、罗布麻纤维混合，得到拌合料；再将初拌料、拌合料与减水剂混合均匀，得到成品。本申请具有提高混凝土的抗裂效果的优点。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种抗渗抗裂混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土简称为“砼”，是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水等原料按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土。混凝土由于原料易得、原料丰富、性能优良等优点被广泛应用于土木工程。
在我们生活中，混凝土无处不在，如道路、桥梁、港口、码头等地方都有它的身影。混凝土由于其结构特性，内部存在大量毛细孔和细小裂缝；当混凝土应用在海边或雨水充沛的地方时，常有大量水汽通过这些毛细孔、缝隙进入到混凝土内部，从而引发混凝土裂开，进而影响建筑结构。因此，还有待改善。
发明内容
为了提高混凝土的抗裂效果，本申请提供一种抗渗抗裂混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种抗渗抗裂混凝土，采用如下的技术方案：
一种抗渗抗裂混凝土，按照质量份数，包括以下原料：150-170份水、340-360份硅酸盐水泥、950-1100份粗骨料、700-800份细骨料、0-8份减水剂、25-60份掺合料、3-6份
赖氨酸芽孢杆菌、0.1-1份胶质芽孢杆菌、15-25份竹纤维、5-10份罗布麻纤维。
通过采用上述技术方案，在赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌的共同配合下，其矿化沉积生成特殊产物，一部分特殊产物会可以堵塞或阻挡中大孔，使混凝土的内部孔结构得到优化改善，减少中大孔的数量，阻断一部分混凝土内的毛细孔通道，使得外部水难以渗透到混凝土内部，从而提高抗渗强度。
当混凝土表面生成裂缝时，外界的水汽、二氧化碳进入到裂缝内，进一步促进赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌代谢，生成矿化产物以填充该缝隙，从而减缓裂缝扩散生成，起到良好抗裂作用。
在竹纤维、罗布麻纤维的共同配合下，所形成的网络结构穿插在混凝土内部孔洞之间，且赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌所生成的矿化产物也会依附在网络结构上，有利于增加成核位点，所生成矿化产物的结构更加稳定、数量更多，有利于更加稳定长效地改善混凝土结构和提高抗压强度。
优选的，所述赖氨酸芽孢杆菌与胶质芽孢杆菌的质量比为1：(0.1-0.2)。
通过采用上述技术方案，进一步限定赖氨酸芽孢杆菌与胶质芽孢杆菌的配合比例，赖氨酸芽孢杆菌与空气、水进行一系列反应，生成与钙离子结合的碳酸钙离子，形成沉淀，以填补裂缝。而多出来的碳酸钙离子，可能会变成二氧化钙，这部分二氧化碳也可以被胶质芽孢杆菌利用，促使转变成更多的矿化沉淀产物，从而更快填补裂缝。赖氨酸芽孢杆菌与胶质芽孢杆菌之间的质量比在该先定下达到一个平衡状态，具有最优的抗渗、抗裂效果。
优选的，所述竹纤维与罗布麻纤维的质量比为1：(0.3-0.5)。
通过采用上述技术方案，进一步优化竹纤维与罗布麻纤维之间的质量比，形成特殊的网络结构供赖氨酸芽孢杆菌与胶质芽孢杆菌更加牢固依附，且也有利于提高混凝土的抗压强度。
优选的，所述掺合料包括粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉、高岭土、沸石粉中的一种或多种结合。
优选的，所述掺合料为粉煤灰和矿渣粉，粉煤灰和矿渣粉的质量比为1：(0.5-0.8)。
通过采用上述技术方案，选用合适的掺合料并进一步限定用量，可以有利于减少体系所需的用水量，提高混凝土的性能。
第二方面，本申请提供一种抗渗抗裂混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种抗渗抗裂混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将粗骨料、细骨料混合均匀，得到初拌料；
将水、硅酸盐水泥、掺合料、赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、竹纤维、罗布麻纤维混合，得到拌合料；
再将初拌料、拌合料与减水剂混合均匀，得到成品。
优选的，将所述赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌用生理盐水稀释至浓度为(1.8-2.0)*108cell/mL，然后往稀释液中加入竹纤维、罗布麻纤维，在2000-2500r/min、500-600w、0.7-0.9MPa的条件下混合均匀；然后烘干，得到复合物；
将复合物与水、硅酸盐水泥、掺合料混合，得到拌合料。
在实际生产中，随着水泥水化的进行，混凝土内部pH值经常会飙升至13或以上，在此苛刻条件下，赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌的存活率受到极大影响，从而使得抗裂、抗渗效果提升效果不明显。
通过采用上述技术方案，本申请选用特定的赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌与特定的竹纤维、罗布麻纤维配合，使用特殊手段将赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌负载在竹纤维、罗布麻纤维上，巧妙利用竹纤维、罗布麻纤维耐碱的性质来保留赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌的活性，延长复合物在混凝土内发挥作用的时效，使抗裂、抗渗效果得到有效提高。
并且，在渗水时，竹纤维、罗布麻纤维的特殊组合可以率先将周围的水吸附以形成结合水，减少了往混凝土内部渗透扩散的自由水，从而进一步提高抗渗、抗裂效果。
优选的，烘干后，将得到的物料浸润在水玻璃溶液中，然后再烘干，得到复合物。
通过采用上述技术方案，使用水玻璃溶液对负载有赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌的竹纤维、罗布麻纤维进行处理，使赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌不容易脱落，进一步保证活性，生成数量更多、结构更稳定的产物以填充缝隙。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、在赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌的共同配合下，其生成堵塞或阻挡中大孔的特殊产物，改善混凝土的内部孔结构，得外部水难以渗透到混凝土内部，从而提高抗渗强度；同时，这些特殊产物可以填充在开裂缝隙中，起到抗裂效果。
2、在竹纤维、罗布麻纤维的共同配合下，所形成的网络结构穿插在混凝土内部孔洞之间，且赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌所生成的矿化产物也会依附在网络结构上，有利于增加成核位点，所生成矿化产物的结构更加稳定、数量更多，有利于更加稳定长效地改善混凝土结构和提高抗压强度。
3、本申请选用特定的赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌与特定的竹纤维、罗布麻纤维配合，使用特殊手段将赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌负载在竹纤维、罗布麻纤维上，利用竹纤维、罗布麻纤维耐碱的性质来保留赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌的活性，延长复合物在混凝土内发挥作用的时效，使抗裂、抗渗效果得到有效提高。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
以下实施例及对比例中所用的原料均为市售产品。
实施例
实施例1
一种抗渗抗裂混凝土，包括以下原料：水、硅酸盐水泥、粗骨料、细骨料、减水剂、掺合料、赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、竹纤维、罗布麻纤维。
粗骨料为平均粒径在10-15mm的破碎砾石。
细骨料为河砂。
减水剂为聚羧酸系减水剂。
掺合料为粉煤灰和矿渣粉。
各原料的具体用量详见表1。
本申请实施例还提供一种抗渗抗裂混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)：制备复合物：
步骤1a)：将赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌用质量分数0.9％的生理盐水稀释至浓度为1.8*108cell/mL，得到稀释液。
步骤1b)：将竹纤维、罗布麻纤维浸入到稀释液中，在2200r/min、550w、0.8MPa的条件下混合均匀，再采用真空吸附的方式吸附30min。
步骤1c)：然后将步骤1b)中的竹纤维、罗布麻纤维置于45℃的烘箱内进行烘干。重复数次浸烘循环，至菌液吸干，得到中间产物。
步骤1d)：往中间产物表面均匀喷洒质量分数为80％的水玻璃溶液，养护1d，然后在40℃的烘箱中烘干，得到复合物。
步骤2)：将粗骨料、细骨料混合，搅拌至均匀，得到初拌料。
步骤3)：将水、硅酸盐水泥、掺合料、复合物混合，搅拌至均匀，得到拌合料。
步骤4)：再将初拌料、拌合料与减水剂混合，搅拌至均匀，得到成品。
实施例2
一种抗渗抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，各原料的具体用量详见表1。
一种抗渗抗裂混凝土的制备方法，与实施例1的不同之处在于：
步骤1a)中，稀释至2.0*108cell/mL。
步骤1b)中，在2000r/min、600w、0.7MPa的条件下混合均匀。
步骤1d)中，水玻璃溶液的质量分数为85％。
实施例3
一种抗渗抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，各原料的具体用量详见表1。
一种抗渗抗裂混凝土的制备方法，与实施例1的不同之处在于：
步骤1b)中，在2500r/min、500w、0.9MPa的条件下混合均匀。
步骤1d)中，水玻璃溶液的质量分数为75％。
实施例4
一种抗渗抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，赖氨酸芽孢杆菌与胶质芽孢杆菌的质量比为1：0.1，即赖氨酸芽孢杆菌的使用量为4.2kg，胶质芽孢杆菌的使用量为0.4kg。
竹纤维与罗布麻纤维的质量比为1：0.3，即竹纤维的使用量为21.5kg，罗布麻纤维的使用量为6.5kg。
实施例5
一种抗渗抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，赖氨酸芽孢杆菌与胶质芽孢杆菌的质量比为1：0.2，即赖氨酸芽孢杆菌的使用量为3.8kg，胶质芽孢杆菌的使用量为0.8kg。
竹纤维与罗布麻纤维的质量比为1：0.5，即竹纤维的使用量为18.7kg，罗布麻纤维的使用量为9.3kg。
表1
实施例6
一种抗渗抗裂混凝土的制备方法，与实施例1的不同之处在于：省略步骤1)。即步骤3)中，水、硅酸盐水泥、掺合料与赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、竹纤维、罗布麻纤维直接混合。
实施例7
一种抗渗抗裂混凝土的制备方法，与实施例1的不同之处在于：步骤1b)中，省略2200r/min、550w、0.8MPa的条件下混合。即将竹纤维、罗布麻纤维浸入到稀释液后，就采用真空吸附的方式吸附30min。
实施例8
一种抗渗抗裂混凝土的制备方法，与实施例1的不同之处在于：省略步骤1d)，即步骤1c)的中间产物即为复合物。
对比例
对比例1
一种抗渗抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，将赖氨酸芽孢杆菌替换为枯草芽孢杆菌，即赖氨酸芽孢杆菌的使用量为0kg，枯草芽孢杆菌的使用量为4kg。
对比例2
一种抗渗抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，将胶质芽孢杆菌替换为酵母菌，即胶质芽孢杆菌的使用量为0kg，酵母菌的使用量为0.6kg。
对比例3
一种抗渗抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，赖氨酸芽孢杆菌与胶质芽孢杆菌的质量比为1：1，即赖氨酸芽孢杆菌的使用量为2.3kg，胶质芽孢杆菌的使用量为2.3kg。
对比例4
一种抗渗抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，将竹纤维替换为聚酯纤维，即竹纤维的使用量为0kg，聚酯纤维的使用量为20kg。
对比例5
一种抗渗抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，将罗布麻纤维替换为剑麻纤维，即罗布麻纤维的使用量为0kg，剑麻纤维的使用量为8kg。
对比例6
一种抗渗抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，竹纤维与罗布麻纤维的质量比为1：1，即竹纤维的使用量为14kg，罗布麻纤维的使用量为14kg。
性能检测试验
1、抗压强度：按照GB/T 50081-2019《普通混凝土力学性能试验方法标准》对实施例1-8、对比例1-6的混凝土样品进行抗压强度检测，记录28天抗压强度。
2、抗渗性能：按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的“抗水渗透试验-6.1渗水高度法”对实施例1-8、对比例1-6的混凝土样品进行检测，记录渗水高度。
3、抗裂性能：实施例1-8、对比例1-6的混凝土制成尺寸为800*600*100mm的平面薄板试件，每组三个试件。完成成型养护后，将试件在湿度70％、温度40℃的条件中放置28d。
取出试件后，参照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的“9早期抗裂试验”中的试验结果计算部分，计算试件的单位面积裂缝数目和单位面积总开裂面积。
上述试验1-3的检测结果详见表2。
表2
根据表2中实施例1与对比例1-2的检测数据对比可知，当破坏赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌的组合时(对比例1、2)，所制得的混凝土在抗压强度、抗渗、抗裂性能方面都受到较大影响。结合对比例3的检测数据可知，即便保持赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌的组合，但是两者用量、范围不在特定范围内配合(对比例3)，所制得的混凝土也无法具备良好的抗渗、抗裂效果。说明特定用量的赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌与竹纤维、罗布麻纤维的特殊配合下，可以生成矿化产物，改善混凝土的内部孔结构，填补裂缝，从而赋予混凝土抗裂、抗渗性能。
根据表2中实施例1与对比例4-5的检测数据可知，当赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌用量确定时，纤维的种类也很重要。当替换成其他种类的纤维时(对比例4-5)，所制得的混凝土性能不如实施例1的好。对比例6在改变罗布麻纤维、竹纤维之间的比例用量后，所制得的混凝土的性能虽然较对比例4、5略有上升，但仍不如实施例1的。说明特定的纤维种类与赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌有更好的配合效果。
根据表2中实施例1、4-5与实施例6的检测数据对比可知，提前将赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌负载在竹纤维、罗布麻纤维上，可以减缓水泥水化的碱性环境对赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌活性的影响，使抗裂、抗渗效果得到有效提高。
根据表2中实施例1与实施例7的检测数据对比可知，赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、竹纤维、罗布麻纤维混合时，在特定的条件下有利于使赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌更加牢固依附在竹纤维、罗布麻纤维上，从而有利于后续在混凝土中发生一系列反应以填补裂缝。
根据表2中实施例1与实施例8的检测数据对比可知，在制得中间产物后，再喷洒水玻璃溶液的操作，可以使制得的复合物性质更加稳定，进一步提高复合物的稳定性，从而提高混凝土的抗压、抗裂、抗渗性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.一种抗渗抗裂混凝土，其特征在于，按照质量份数，包括以下原料：150-170份水、340-360份硅酸盐水泥、950-1100份粗骨料、700-800份细骨料、0-8份减水剂、25-60份掺合料、3-6份赖氨酸芽孢杆菌、0.1-1份胶质芽孢杆菌、15-25份竹纤维、5-10份罗布麻纤维；
所述赖氨酸芽孢杆菌与胶质芽孢杆菌的质量比为1：（0.1-0.2）；
所述竹纤维与罗布麻纤维的质量比为1：（0.3-0.5）。
2.根据权利要求1所述的抗渗抗裂混凝土，其特征在于：所述掺合料包括粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉、高岭土、沸石粉中的一种或多种结合。
3.根据权利要求2所述的抗渗抗裂混凝土，其特征在于：所述掺合料为粉煤灰和矿渣粉，粉煤灰和矿渣粉的质量比为1：（0.5-0.8）。
4.一种基于权利要求1-3任一项所述的抗渗抗裂混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将粗骨料、细骨料混合均匀，得到初拌料；
将水、硅酸盐水泥、掺合料、赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、竹纤维、罗布麻纤维混合，得到拌合料；
再将初拌料、拌合料与减水剂混合均匀，得到成品。
5.根据权利要求4所述的抗渗抗裂混凝土的制备方法，其特征在于：将所述赖氨酸芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌用生理盐水稀释至浓度为（1.8-2.0）*108cell/mL，得到稀释液；
然后往稀释液中加入竹纤维、罗布麻纤维，在2000-2500r/min、500-600w、0.7-0.9MPa的条件下混合均匀；然后烘干，得到复合物；
将复合物与水、硅酸盐水泥、掺合料混合，得到拌合料。
6.根据权利要求5所述的抗渗抗裂混凝土的制备方法，其特征在于：烘干后，将得到的物料浸润在水玻璃溶液中，然后再烘干，得到复合物。
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