微生物自愈合防水抗滲砂漿及其制備方法.pdf

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1、(19)中華人民共和國國家知識產權局 (12)發明專利申請 (10)申請公布號 (43)申請公布日 (21)申請號 202011034194.9 (22)申請日 2020.09.27 (71)申請人 長安大學 地址 710064 陜西省西安市南二環路中段 (72)發明人 劉狀壯李林沙愛民葉銅 韋歡 (74)專利代理機構 西安通大專利代理有限責任 公司 61200 代理人 馬貴香 (51)Int.Cl. C04B 28/04(2006.01) (54)發明名稱 一種微生物自愈合防水抗滲砂漿及其制備 方法 (57)摘要 本發明一種微生物自愈合防水抗滲砂漿及 其制備方法， 所述砂漿的組分按重量份數計。

2、， 包 括水泥70100份、 礦物摻合料1020份、 砂250 400份、 水7090份、 原劑510份、 引氣劑5 10份； 原劑包括輕骨料、 微生物和養分， 微生物為 嗜堿芽孢桿菌、 球形芽孢桿菌、 巴氏芽孢八疊球 菌或巴氏芽孢桿菌， 養分為尿素和可溶性鈣鹽。 制備時加入水、 水泥、 礦物摻合料和砂， 混合均勻 后得到混合體系A， 再向混合體系A中加入原劑和 引氣劑， 攪拌均勻得到微生物自愈合防水抗滲砂 漿。 本發明制備過程簡單， 成本低， 提高防水抗滲 性能的同時， 不影響其施工和易性及強度性能。 權利要求書1頁 說明書6頁 附圖2頁 CN 112142409 A 2020.12.29 。

3、CN 112142409 A 1.一種微生物自愈合防水抗滲砂漿， 其特征在于， 所述砂漿的組分按重量份數計， 包括 水泥70100份、 礦物摻合料1020份、 砂250400份、 水7090份、 原劑 510份、 引氣劑5 10份； 所述的原劑包括輕骨料、 微生物和養分， 微生物為嗜堿芽孢桿菌、 球形芽孢桿菌、 巴氏 芽孢八疊球菌或巴氏芽孢桿菌， 養分為尿素和可溶性鈣鹽。 2.根據權利要求1所述的一種微生物自愈合防水抗滲砂漿， 其特征在于， 所述的礦物摻 合料為粉煤灰、 礦粉或硅灰。 3.根據權利要求1所述的一種微生物自愈合防水抗滲砂漿， 其特征在于， 所述砂的細度 模數為2.42.7。 4.。

4、根據權利要求1所述的一種微生物自愈合防水抗滲砂漿， 其特征在于， 所述的輕骨料 為膨脹蛭石、 膨脹珍珠巖、 凹凸棒或陶粒。 5.根據權利要求1所述的一種微生物自愈合防水抗滲砂漿， 其特征在于， 所述的可溶性 鈣鹽為醋酸鈣、 甲酸鈣、 乙酸鈣或乳酸鈣； 尿素和可溶性鈣鹽的摩爾比為1:1。 6.根據權利要求1所述的一種微生物自愈合防水抗滲砂漿， 其特征在于， 所述的輕骨 料、 微生物和養分在原劑中的質量比分別為4560、 1520和2040。 7.根據權利要求1所述的一種微生物自愈合防水抗滲砂漿， 其特征在于， 所述的引氣劑 為十二烷基苯磺酸鈉。 8.一種微生物自愈合防水抗滲砂漿的制備方法， 其特。

5、征在于， 基于權利要求17中任 意一項所述的微生物自愈合防水抗滲砂漿， 包括以下步驟： 步驟1， 按權利要求1所述組分的重量份數， 加入水、 水泥、 礦物摻合料和砂， 混合均勻后 得到混合體系A； 步驟2， 再按權利要求1所述組分的重量份數， 向混合體系A中加入原劑和引氣劑， 攪拌 均勻得到微生物自愈合防水抗滲砂漿。 9.根據權利要求8所述的一種微生物自愈合防水抗滲砂漿的制備方法， 其特征在于， 步 驟2， 加入原劑和引氣劑后在水泥膠砂攪拌機中攪拌120180s， 得到微生物自愈合防水抗 滲砂漿。 10.一種由權利要求89中任意一項所述的微生物自愈合防水抗滲砂漿的制備方法得 到的微生物自愈合防。

6、水抗滲砂漿。 權利要求書 1/1 頁 2 CN 112142409 A 2 一種微生物自愈合防水抗滲砂漿及其制備方法 技術領域 0001 本發明涉及防水砂漿材料技術領域， 具體為一種微生物自愈合防水抗滲砂漿及其 制備方法。 背景技術 0002 砂漿是由固相材料、 液相材料和氣相材料組成的一種各向異性的非勻質材料， 其 內部存在大量的細微裂縫及孔隙。 這些裂縫及孔隙的存在， 為水分子在砂漿中的傳輸提供 了通道， 從而降低了砂漿的防水性和抗滲性， 最終對砂漿的耐久性、 以及建筑物的壽命和安 全性產生不利影響。 0003 與傳統的普通砂漿相比， 防水抗滲砂漿具有良好的耐候性、 耐久性、 抗滲性、 密。

7、實 性、 極高的粘接力和極強的防水防腐效果。 通過提高砂漿的密實性以達到防水抗滲的目的。 為了提高砂漿的防水性和抗滲性， 具有抗裂功能的材料也被應用于砂漿中。 0004 微生物呼吸產物可以愈合微小裂縫， 因此可將該微生物應用于砂漿中制備出一種 新型防水抗滲砂漿， 滿足在防水和抗滲方面的要求， 但目前還沒有相關報道。 發明內容 0005 針對現有技術中存在的問題， 本發明提供一種微生物自愈合防水抗滲砂漿及其制 備方法， 制備過程簡單， 成本低， 提高防水抗滲性能的同時， 不影響其施工和易性及強度性 能。 0006 本發明是通過以下技術方案來實現： 0007 一種微生物自愈合防水抗滲砂漿， 所述砂。

8、漿的組分按重量份數計， 包括水泥70 100份、 礦物摻合料1020份、 砂250400份、 水7090份、 原劑510份、 引氣劑510份； 0008 所述的原劑包括輕骨料、 微生物和養分， 微生物為嗜堿芽孢桿菌、 球形芽孢桿菌、 巴氏芽孢八疊球菌或巴氏芽孢桿菌， 養分為尿素和可溶性鈣鹽。 0009 優選的， 所述的礦物摻合料為粉煤灰、 礦粉或硅灰。 0010 優選的， 所述砂的細度模數為2.42.7。 0011 優選的， 所述的輕骨料為膨脹蛭石、 膨脹珍珠巖、 凹凸棒或陶粒。 0012 優選的， 所述的可溶性鈣鹽為醋酸鈣、 甲酸鈣、 乙酸鈣或乳酸鈣； 尿素和可溶性鈣 鹽的摩爾比為1:1。 。

9、0013 優選的， 所述的輕骨料、 微生物和養分在原劑中的質量比分別為4560、 15 20和2040。 0014 優選的， 所述的引氣劑為十二烷基苯磺酸鈉。 0015 一種微生物自愈合防水抗滲砂漿的制備方法， 基于上述任意一項所述的微生物自 愈合防水抗滲砂漿， 包括以下步驟： 0016 步驟1， 按所述組分的重量份數， 加入水、 水泥、 礦物摻合料和砂， 混合均勻后得到 混合體系A； 說明書 1/6 頁 3 CN 112142409 A 3 0017 步驟2， 再按所述組分的重量份數， 向混合體系A中加入原劑和引氣劑， 攪拌均勻得 到微生物自愈合防水抗滲砂漿。 0018 進一步， 步驟2， 。

10、加入原劑和引氣劑后在水泥膠砂攪拌機中攪拌120180s， 得到微 生物自愈合防水抗滲砂漿。 0019 一種由上述任意一項所述的微生物自愈合防水抗滲砂漿的制備方法得到的微生 物自愈合防水抗滲砂漿。 0020 與現有技術相比， 本發明具有以下有益的技術效果： 0021 本發明一種微生物自愈合防水抗滲砂漿， 水泥、 礦物摻合料、 砂和水是砂漿的基本 組成， 同時引入輕骨料、 微生物、 尿素、 可溶性鈣鹽和引氣劑， 輕骨料具有表面多孔粗糙、 吸 水性強等特點， 可以為嗜堿芽孢桿菌、 球形芽孢桿菌、 巴氏芽孢八疊球菌或巴氏芽孢桿菌在 成型后的膠砂中提供良好的代謝場所， 它們在新陳代謝時生成脲酶， 脲酶水。

11、解尿素會生成 NH3和CO2， 氨氣的產生會導致混凝土內部環境中的pH升高且混凝土內部環境本就為強堿性 環境， 堿性條件進一步可將二氧化碳轉化為碳酸根離子， 然后碳酸根離子會與水環境中的 Ca2+反應， 在這些微生物中生成碳酸鈣沉淀， 引氣劑是一種憎水性表面活性劑， 溶于水后加 入砂漿內， 在攪拌過程中能產生大量均勻分布的、 閉合而穩定的微小氣泡， 從而改善砂漿的 和易性、 保水性和粘聚性， 提高砂漿流動性， 因此通過合理搭配上述各個原料的重量比， 制 備的微生物自愈合防水抗滲砂漿可大大提高防水和抗滲效果， 滿足了工程需要， 提高了工 程質量。 0022 本發明一種微生物自愈合防水抗滲砂漿的制。

12、備方法， 先將水、 水泥、 礦物摻合料和 砂混合均勻， 得到初步的砂漿液體， 再加入輕骨料、 微生物、 尿素、 可溶性鈣鹽和引氣劑攪拌 均勻， 通過合理搭配上述各個原料的重量比， 可得到微生物自愈合防水抗滲砂漿。 輕骨料為 嗜堿芽孢桿菌、 球形芽孢桿菌、 巴氏芽孢八疊球菌或巴氏芽孢桿菌在所述砂漿成型后的膠 砂中提供良好的代謝場所， 它們在新陳代謝時生成脲酶， 脲酶水解尿素會生成NH3和CO2， 氨 氣的產生會導致混凝土內部環境中的pH升高且混凝土內部環境本就為強堿性環境， 堿性條 件進一步可將二氧化碳轉化為碳酸根離子， 然后碳酸根離子會與水環境中的Ca2+反應， 在這 些微生物中生成碳酸鈣沉淀。

13、， 引氣劑在砂漿中產生大量均勻分布的、 閉合而穩定的微小氣 泡， 從而改善砂漿的和易性、 保水性和粘聚性， 提高砂漿流動性， 因此本發明的微生物自愈 合防水抗滲砂漿可大大提高防水和抗滲效果， 滿足了工程需要， 提高了工程質量。 附圖說明 0023 圖1為本發明實施例1制備的防水抗滲砂漿成型為膠砂試塊的實物圖。 0024 圖2為本發明實施例1制備的防水抗滲砂漿成型為膠砂試塊后7d齡期的SEM圖。 0025 圖3為本發明對比例1制備的防水抗滲砂漿成型為膠砂試塊后7d齡期的SEM圖。 0026 圖4為本發明實施例1制備的防水抗滲砂漿成型為膠砂試塊后40d齡期的實物圖。 具體實施方式 0027 下面結。

14、合具體的實施例對本發明做進一步的詳細說明， 所述是對本發明的解釋而 不是限定。 0028 本發明一種微生物自愈合防水抗滲砂漿， 按質量份數計， 由以下組分組成： 說明書 2/6 頁 4 CN 112142409 A 4 0029 水泥70100份， 礦物摻合料1020份， 砂250400份， 水7090份， 原劑510份， 引氣劑510份， 0030 其中水泥為標號不小于42.5的硅酸鹽水泥或標號不小于42.5的普通硅酸鹽水泥， 礦物摻合料為粉煤灰、 礦粉或硅灰， 硅灰為級硅灰， 砂的細度模數為2.42.7； 0031 原劑包括輕骨料、 微生物和養分， 輕骨料為膨脹蛭石、 膨脹珍珠巖、 凹凸棒。

15、或陶粒， 微生物為嗜堿芽孢桿菌、 球形芽孢桿菌、 巴氏芽孢八疊球菌或巴氏芽孢桿菌， 養分為尿素和 可溶性鈣鹽， 可溶性鈣鹽為醋酸鈣、 甲酸鈣、 乙酸鈣或乳酸鈣， 尿素和可溶性鈣鹽的摩爾比 為1:1， 輕骨料、 微生物和養分在原劑中的質量比分別為4560、 1520和20 40， 引氣劑為松香皂類引氣劑， 具體為十二烷基苯磺酸鈉。 0032 砂漿的基本組成是水泥、 礦物摻合料、 砂和水， 引氣劑是一種憎水性表面活性劑， 溶于水后加入混凝土拌合物內， 在攪拌過程中能產生大量均勻分布的、 閉合而穩定的微小 氣泡， 從而改善混凝土拌合物的和易性、 保水性和粘聚性， 提高混凝土流動性。 輕骨料具有 表面。

16、多孔粗糙、 吸水性強等特點， 可以為微生物提供良好的代謝場所。 微生物起到的主要作 用包括： 第一， 微生物新陳代謝生成脲酶， 脲酶水解尿素生成NH3和CO2， 氨氣的產生導致pH升 高， 堿性條件進一步可將二氧化碳轉化為碳酸根離子， 然后碳酸根離子與周圍溶液中的Ca2+ 反應生成碳酸鈣沉淀。 第二， 為碳酸鈣的沉積提供了成核地點。 0033 本發明一種微生物自愈合防水抗滲砂漿的制備方法， 包括以下步驟： 0034 步驟1， 按原料重量計， 加入水7090份， 水泥70100份， 礦物摻合料1020份， 砂 250400份， 混合均勻后得到混合體系A； 0035 步驟2， 再向混合體系A中加入。

17、原劑510份和引氣劑510份， 在水泥膠砂攪拌機 中攪拌120180s， 水泥膠砂攪拌機的攪拌速率一般都是固定的， 獲得攪拌均勻的砂漿， 即 為微生物自愈合防水抗滲砂漿； 0036 慢速時的攪拌速率為， 自轉625r/min， 公轉1405r/min， 快速時的攪拌速率為， 自轉12510r/min， 公轉28010r/min。 0037 骨料、 微生物和養分均勻分散在混凝土內， 混凝土內部為強堿性環境， pH值在12 13左右， 微生物產生脲酶， 將尿素分解為二氧化碳和氨氣。 氨氣的產生導致pH升高， 將二氧 化碳轉化為碳酸根離子， 在鈣離子的存在下， 碳酸根離子沉淀為碳酸鈣， 實現對裂縫的。

18、修 復， 具體反應式如下： 0038 0039 0040 0041 以下用幾個典型的實例進行具體說明。 0042 實施例1 0043 按照原料重量百分比取標號為42.5的普通硅酸鹽水泥80份， 級硅灰15份， 細度 模數為2.5的中砂300份， 水85份； 0044 在水泥膠砂攪拌機中先放入水， 水泥、 中砂和級硅灰， 再加入原劑8份和引氣劑6 份在水泥膠砂攪拌機中攪拌120s， 其中輕骨料、 微生物和養分在原劑中的質量比分別為 說明書 3/6 頁 5 CN 112142409 A 5 50、 15和35， 所用微生物為嗜堿芽孢桿菌， 所用養分為醋酸鈣和尿素， 尿素和醋酸鈣 的摩爾比為1:1，。

19、 輕骨料為膨脹蛭石， 獲得攪拌均勻的砂漿。 0045 實施例2 0046 按照原料重量百分比取標號為42.5的普通硅酸鹽水泥95份， 礦粉10份， 細度模數 為2.5的中砂300份， 水90份； 0047 在水泥膠砂攪拌機中先放入水， 水泥、 中砂和礦粉， 再加入原劑9份和引氣劑8份， 在水泥膠砂攪拌機中攪拌120s， 其中輕骨料、 微生物和養分在原劑中的質量比分別為50、 15和35， 所用微生物為巴氏芽孢桿菌， 所用養分為甲酸鈣和尿素， 尿素和甲酸鈣的摩爾 比為1:1， 輕骨料為膨脹珍珠巖， 獲得攪拌均勻的砂漿。 0048 實施例3 0049 按照原料重量百分比取標號為42.5的普通硅酸鹽。

20、水泥100份， 粉煤灰20份， 細度模 數為2.5的中砂300份， 水70份； 0050 在水泥膠砂攪拌機中先放入水， 水泥、 中砂和粉煤灰， 再加入原劑10份和引氣劑9 份在水泥膠砂攪拌機中攪拌120s， 其中輕骨料、 微生物和養分在原劑中的質量比分別為 50、 15和35， 所用微生物為球形芽孢桿菌， 所用養分為乙酸鈣和尿素， 輕骨料為凹凸 棒， 尿素和乙酸鈣的摩爾比為1:1， 獲得攪拌均勻的砂漿， 。 0051 實施例4 0052 按照原料重量百分比取標號為42.5的硅酸鹽水泥85份， 礦粉15份， 細度模數為2.5 的中砂300份， 水80份； 0053 在水泥膠砂攪拌機中先放入水， 。

21、水泥、 中砂和礦粉， 再加入原劑10份和引氣劑9份 在水泥膠砂攪拌機中攪拌120s， 其中輕骨料、 微生物和養分在原劑中的質量比分別為50、 15和35， 所用微生物為巴氏芽孢八疊球菌， 所用養分為乳酸鈣和尿素， 輕骨料為陶粒， 尿素和乳酸鈣的摩爾比為1:1， 獲得攪拌均勻的砂漿。 0054 實施例5 0055 按照原料重量百分比取標號為42.5的硅酸鹽水泥90份， 級硅灰15份， 細度模數 為2.5的中砂300份， 水80份； 0056 在水泥膠砂攪拌機中先放入水， 水泥、 中砂和級硅灰， 再加入原劑10份和引氣劑 9份在水泥膠砂攪拌機中攪拌120s， 其中輕骨料、 微生物和養分在原劑中的質。

22、量比分別為 50、 15和35， 所用微生物為巴氏芽孢桿菌， 所用養分為甲酸鈣和尿素， 輕骨料為膨脹 珍珠巖， 尿素和甲酸鈣的摩爾比為1:1， 獲得攪拌均勻的砂漿。 0057 實施例6 0058 按照原料重量百分比取標號為42.5的硅酸鹽水泥70份， 礦粉15份， 細度模數為2.7 的中砂250份， 水75份； 0059 在水泥膠砂攪拌機中先放入水， 水泥、 中砂和礦粉， 再加入原劑5份和引氣劑5份在 水泥膠砂攪拌機中攪拌160s， 其中輕骨料、 微生物和養分在原劑中的質量比分別為60、 20和20， 所用微生物為巴氏芽孢八疊球菌， 所用養分為乳酸鈣和尿素， 輕骨料為陶粒， 尿素和乳酸鈣的摩爾。

23、比為1:1， 獲得攪拌均勻的砂漿。 0060 實施例7 0061 按照原料重量百分比取標號為42.5的硅酸鹽水泥75份， 級硅灰15份， 細度模數 說明書 4/6 頁 6 CN 112142409 A 6 為2.4的中砂400份， 水85份； 0062 在水泥膠砂攪拌機中先放入水， 水泥、 中砂和級硅灰， 再加入原劑7份和引氣劑 10份在水泥膠砂攪拌機中攪拌180s， 其中輕骨料、 微生物和養分在原劑中的質量比分別為 45、 18和40， 所用微生物為巴氏芽孢桿菌， 所用養分為甲酸鈣和尿素， 輕骨料為膨脹 珍珠巖， 尿素和甲酸鈣的摩爾比為1:1， 獲得攪拌均勻的砂漿。 0063 對比例1 00。

24、64 一種普通硅酸鹽水泥砂漿， 標號為42.5的普通硅酸鹽水泥75份， 級硅灰25份， 細 度模數為2.5的中砂300份， 水75份， 減水劑木質素磺酸鹽0.05份， 將水， 水泥， 級硅灰， 中 砂， 減水劑放入水泥膠砂攪拌機中攪拌120s， 獲得攪拌均勻的砂漿。 0065 對比例2 0066 一種普通硅酸鹽水泥砂漿， 標號為42.5的普通硅酸鹽水泥95份， 礦粉5份， 細度模 數為2.5的中砂300份， 水100份， 減水劑木質素磺酸鹽3份將水， 水泥， 礦粉， 中砂， 減水劑放 入水泥膠砂攪拌機中攪拌120s， 獲得攪拌均勻的砂漿。 0067 對比例3 0068 一種普通硅酸鹽水泥砂漿，。

25、 標號為42.5的普通硅酸鹽水泥80份， 粉煤灰20份， 細度 模數為2.5的中砂300份， 水80份， 減水劑木質素磺酸鹽0.9份， 將水， 水泥， 粉煤灰， 中砂， 減 水劑放入水泥膠砂攪拌機中攪拌120s， 獲得攪拌均勻的砂漿。 0069 參照JGJ/T70-2009 建筑砂漿基本性能試驗方法標準 澆筑成型， 并冷卻24h， 測試 實施例1、 實施例2、 實施例3及對比例1、 對比例2、 對比例3各項性能。 0070 測試結果見下表1， 其中28d抗壓強度按照 建筑砂漿基本性能試驗方法標準 進行 測試， 抗滲等級按照GB 50164 混凝土質量控制標準 確定。 0071 表1實施例13、。

26、 對比例13的性能數據 0072 0073 表1表明， 本發明所提供的一種防水抗滲砂漿與普通砂漿相比， 28d抗壓強度幾乎 相同， 但防水和抗滲性能有明顯改善。 0074 實施例1制備的防水抗滲砂漿成型為膠砂試塊后7d齡期SEM圖和對比例1制備的普 通砂漿成型為膠砂試塊后7d齡期SEM圖， 分別為如圖2和圖3， 從圖2可以看到由防水抗滲砂 漿澆筑的混凝土內部結構更加密實， 孔隙少， 原因在于微生物反應生成的碳酸鈣填充了內 部的孔隙。 從圖3可以看到普通砂漿澆筑的混凝土內部結構疏松， 不密實。 0075 本發明具體以實施例1制備的防水抗滲砂漿成型為膠砂試塊的實物圖為例作說 明， 如圖1所示， 可。

27、以看到最初形成的裂縫寬度。 可以通過對比修復前后的裂縫寬度來表征 說明書 5/6 頁 7 CN 112142409 A 7 試件裂縫的修復效果， 判斷裂縫是否被填充完畢， 試驗采用混凝土裂縫測寬儀測量不同齡 期的上述3個實施例對應的膠砂試塊的裂縫寬度， 在一條裂縫上均勻選取5個點， 求出平均 值， 得到每個試塊的裂縫寬度， 最后求出平均值， 結果如表2所示。 0076 表2不同齡期膠砂試塊的寬度， 單位為mm 0077 0078 通過表2中不同齡期的裂縫寬度的對比， 可以發現隨著齡期的延長， 裂縫處的碳酸 鈣晶體含量增加， 裂縫寬度變小， 如圖4所示， 到40d左右時表面處裂縫被碳酸鈣晶體完全填 充， 從而可以有效地阻礙有害物質侵入混凝土內部。 0079 上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例， 而非對實施方式的限定， 對于本領 域的技術人員來說， 在不脫離本發明原理的前提下， 還可以做出若干改進和調整， 這些改進 和調整也屬于本發明具體實施方式的范圍。 說明書 6/6 頁 8 CN 112142409 A 8 圖1 圖2 說明書附圖 1/2 頁 9 CN 112142409 A 9 圖3 圖4 說明書附圖 2/2 頁 10 CN 112142409 A 10 。