一种利用微生物诱导碳酸钙沉积修复混凝土裂缝的方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 109610658 A(43)申请公布日 2019.04.12

(21)申请号 201811557680.1(22)申请日 2018.12.19

(71)申请人 江苏镇江建筑科学研究院集团股份

有限公司

地址 212000 江苏省镇江市润州区檀山路8

号(72)发明人 张帅　敖林　陆小军　朱祥　

左李萍　许彦明　(74)专利代理机构 南京创略知识产权代理事务

所(普通合伙) 32358

代理人 王丹(51)Int.Cl.

E04B 1/68(2006.01)C12N 1/20(2006.01)C12R 1/07(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页

(54)发明名称

一种利用微生物诱导碳酸钙沉积修复混凝土裂缝的方法(57)摘要

本发明公开了一种利用微生物诱导碳酸钙沉积修复混凝土裂缝的方法，包括以下步骤：制备液体的合成培养基，配置0.1mol/L的氢氧化钠溶液矫正培养基pH=9.0~10.0，将巴氏芽孢杆菌接种到培养基中，放入恒温振荡箱，温度设置30℃，转速设置200r/min，进行培养，全程保持无菌状态；将培养好的菌液和尿素混合，静置一段时间，然后将混合液与钙盐溶液同时滴灌到混凝土裂缝中。与传统混凝土裂缝修复方法比较，本发明处理混凝土裂缝具有时效快，强度高的优势。

CN 109610658 ACN 109610658 A

权　利　要　求　书

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1.一种利用微生物诱导碳酸钙沉积修复混凝土裂缝的方法，其特征在于：包括以下步骤：

制备液体培养基，配置0.1mol/L的氢氧化钠溶液矫正培养基pH =9.0~10.0，将巴氏芽孢杆菌接种到灭菌后的培养基中，在30~35℃，转速200r/min的恒温振荡箱中培养1d~2d；

将培养好的菌液和尿素混合，静置1~1.5h得到混合液；用清洁水对混凝土裂缝进行冲洗,填充普通砂或石英砂；将混合液与钙盐溶液同时滴灌到混凝土裂缝中，直至混凝土裂缝修复完成。2.如权利要求1所述的利用微生物诱导碳酸钙沉积修复混凝土裂缝的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述微生物培养基包括：Yeast extract 20g/L、NH4Cl 10g/L、MnSO4·H2O 10mg/L、NiCl2·6H2O 1.2mg/L和纯净水。

3.如权利要求1所述的利用微生物诱导碳酸钙沉积修复混凝土裂缝的方法，其特征在于：步骤（1）中，液体培养基的pH=9。

4.如权利要求1所述的利用微生物诱导碳酸钙沉积修复混凝土裂缝的方法，其特征在于：步骤（1）中，振荡培养1d~2d后采用分光光度计OD600的方法表征生物量，其菌液稀释后OD600值至0.160~0.180。

5.如权利要求1所述的利用微生物诱导碳酸钙沉积修复混凝土裂缝的方法，其特征在于：步骤（2）中，培养好的菌液活性为2.8 m S/cm/min。

6.如权利要求1所述的利用微生物诱导碳酸钙沉积修复混凝土裂缝的方法，其特征在于：步骤（3）中，根据裂缝宽度深度，选择相应级配的普通砂或石英砂作为填充介质。

7.如权利要求1所述的利用微生物诱导碳酸钙沉积修复混凝土裂缝的方法，其特征在于：步骤（4）中，菌液与钙盐的配比为1:1.5；尿素含量为15g/100ml，并提前1小时加入到菌液中，振荡摇匀使其充分溶解。

8.如权利要求1所述的利用微生物诱导碳酸钙沉积修复混凝土裂缝的方法，其特征在于：步骤（4）中，钙盐溶液是氯化钙、硝酸钙、或是醋酸钙中的一种或多种。

9.如权利要求1所述的利用微生物诱导碳酸钙沉积修复混凝土裂缝的方法，其特征在于：步骤（4）中，钙盐浓度为1.0 mol/L。

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一种利用微生物诱导碳酸钙沉积修复混凝土裂缝的方法

技术领域

[0001]本发明属于建筑领域，具体是指一种利用微生物修复建筑材料裂缝的方法。背景技术

[0002]近年来，随着建筑防水技术的不断发展及我国建筑防水标准规范、 规程等的不断完善，我国房屋建筑的渗漏比例不断下降，全国性、大 面积的渗漏问题已经得到初步遏制，但地下建筑的渗漏问题仍然不容 乐观。2014年中国建筑防水协会发布的报告显示，全国有28个城市 建筑地下渗漏率达57.51％。混凝土裂缝形成的原因多种多样，包括 设计、材料及配合比、施工及现场养护以及使用等。裂缝的形成和发 展，轻则影响建筑物的正常使用，重则造成严重的生命财产损失。判 断和分析混凝土裂缝的形态和成因，形成相应的卓有成效的裂缝修复 措施是控制和减少混凝土裂缝的有效途径。近年来，针对混凝土裂缝 修复的新技术、新材料也不断出现，寻找更加绿色环保、耐久性更好 的混凝土裂缝修复方法成为技术人员的研究重点。混凝土裂缝的形成 原因复杂繁多，大体可以分为两类：一种是由荷载作用引起的裂缝， 称之为荷载裂缝。荷载裂缝主要有直接裂缝和次应力裂缝两种。直接 裂缝是指外荷载产生的直接应力产生的裂缝，次应力裂缝是指由荷载 产生的次应力引起的裂缝。荷载原因导致的裂缝约占20％左右。另 一种是因收缩、徐变、不均匀沉降等混凝土变形导致的裂缝，称之为 变形裂缝。由于混凝土具有热胀冷缩的特点，当混凝土或者外界环境 温度发生变化时，混凝土会发生膨胀或收缩，当混凝土的变形受到约 束时便会在混凝土中产生应力，如果应力超过混凝土的抗拉强度，便 会产生温度裂缝，此类裂缝在实际工程中较为常见。另外，由于地基 的竖向不摇匀沉降或横向变形，导致结构中产生附加应力，超过混凝 土的抗拉强度便会在混凝土中产生裂缝。以上几种裂缝均属于变形裂 缝，此类裂缝约占80％。

[0003]在修复混凝土裂缝过程中，如何增强脲酶活性，提高碳酸钙沉淀的早期产率，在相关研究中也没有明确的方法，所报道的方法并未涉及到微生物数量的表征、脲酶活性的测定和提高问题。此外，在利用微生物技术修复混凝土裂缝的研究也少见报道。发明内容

[0004]为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种利用利用微生物诱导碳酸钙沉积修复混凝土裂缝的方法。

[0005]本发明实现以上目的，本发明的技术方案为：

[0006]一种利用微生物诱导碳酸钙沉积修复混凝土裂缝的方法，其特征在于：包括以下步骤：[0007](1)制备液体培养基，配置0.1mol/L的氢氧化钠溶液矫正培养基pH＝9.0～10.0，将巴氏芽孢杆菌接种到灭菌后的培养基中，在 30～35℃，转速200r/min的恒温振荡箱中培养1d～2d；[0008](2)将培养好的菌液和尿素混合，静置1～1.5h得到混合液；

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(3)用清洁水对混凝土裂缝进行冲洗,填充普通砂或石英砂；

[0010](4)将混合液与钙盐溶液同时滴灌到混凝土裂缝中，直至混凝土裂缝修复完成。[0011]进一步地，所述微生物培养基包括：Yeast extract 20g/L、NH4Cl 10g/L、MnSO4·H2O 10mg/L、NiCl2·6H2O 1.2mg/L和纯净水。[0012]进一步地，步骤(1)中，液体培养基的pH＝9，液体培养基的 PH＝9时，酶活性最高。[0013]进一步地，步骤(1)中，振荡培养1d～2d后采用分光光度计OD600的方法表征生物量，其菌液稀释后OD600值至0.160～0.180，微生物数量过多导致结团会影响吸光度测量，浓度较低则导致吸光度变化无明显差异。因此，选取合适的浓度有利于微生物表征，选取合适的微生物培养阶段。[0014]进一步地，步骤(2)中，培养好的菌液活性为2.8mS/cm/min 通过比较不同代数酶活性的变化，当酶活性达到一定峰值后，继续培养发现酶活性保持在一个相对稳定的数值，此时的数值维持在2.8 ms/cm/min，脲酶水解尿素生成碳酸根离子和铵根离子，增加溶液的电导率。尿素的水解量和溶液电导率的变化量成正比，因此可以用溶液电导率的变化量表征微生物的脲酶活性。[0015]进一步地，步骤(3)中，根据裂缝宽度深度，选择相应级配的普通砂或石英砂作为填充介质。

[0016]进一步地，步骤(4)中，菌液与钙盐的配比为1:1.5；尿素含量为15g/100ml，并提前1小时加入到菌液中，振荡摇匀使其充分溶解。[0017]进一步地，步骤(4)中，钙盐溶液是氯化钙、硝酸钙、或是醋酸钙中的一种或多种。[0018]进一步地，步骤(4)中，钙盐浓度为1.0mol/L。当钙盐浓度高于1.0mol/L时，碳酸钙沉积量无明显增长。

[0019]本发明的优点是：本发明的修复方法相对于传统的修复方法具有修复范围广的优点，对于大小裂缝都可进行修复，同时修复后强度高，新生成的碳酸钙雨原基体结合更为紧密，对于深层的裂缝修复效果也更好。具体实施方式

[0020]以下通过实施例对本发明的内容进行进一步地详细说明。[0021]实施例1[0022]制备液体培养基，微生物培养基包括：Yeast extract 20g/L、NH4Cl 10g/L、MnSO4·H2O 10mg/L、NiCl2·6H2O 1.2mg/L和纯净水，配置0.1mol/L的氢氧化钠溶液矫正培养基pH＝9.0，将巴氏芽孢杆菌接种到灭菌后的培养基中，在30℃，转速200r/min的恒温振荡箱中培养 1d；将培养好的OD600值为0.160菌液和尿素混合，静置1h得到菌液活性为2.8m S/cm/min的混合液；用清洁水对混凝土裂缝进行冲洗，根据裂缝宽度深度，选择相应级配的普通砂或石英砂作为填充介质；将混合液与钙盐溶液同时滴灌到混凝土裂缝中，其中，菌液与钙盐的配比为1:1.5；尿素含量为15g/100ml，将尿素提前1小时加入到菌液中，钙盐溶液是氯化钙、硝酸钙、或是醋酸钙中的一种或多种，钙盐浓度为1.0mol/L，提前1小时加入到菌液中，振荡摇匀使其充分溶解。直至混凝土裂缝修复完成。[0023]实施例2

[0024]本实施例与实施例1的不同为，将巴氏芽孢杆菌接种到灭菌后的培养基中，在30

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℃，转速200r/min的恒温振荡箱中培养1.5天。[0025]实施例3

[0026]本实施例与实施例1的不同为，将巴氏芽孢杆菌接种到灭菌后的培养基中，在30℃，转速200r/min的恒温振荡箱中培养2天。[0027]实施例4

[0028]本实施例与实施例1的不同为，菌液稀释后OD600值为0.17。[0029]实施例5

[0030]本实施例与实施例1的不同为，菌液稀释后OD600值为0.18。[0031]对比例1

[0032]本对比例与实施例1的不同为，培养基pH＝5.0。[0033]对比例2

[0034]本对比例与实施例1的不同为，培养基pH＝7.0。[0035]对比例3

[0036]本对比例与实施例1的不同为，培养基pH＝11.0。[0037]对比例4

[0038]本对比例与实施例1的不同为，培养基pH＝13.0。[0039]对比例5

[0040]本对比例与实施例1的不同为，将尿素提前20min加入菌液中。[0041]对比例6

[0042]本对比例与实施例1的不同为，将尿素提前40min加入菌液中。[0043]对比例7

[0044]采用传统方法进行裂缝的修复。

[0045]表1～3为实施例与对比例的实验结果测试。[0046]pH值对脲酶活性的影响

[0047]

[0048][0049][0050]

表1

尿素加入菌液时间对碳酸钙产生速率的影响

对比例6 9.83

实施例1

12.5

提前加入时间 对比例5

CaCO3产量(g) 8.20 [0051]表2

[0052]与传统修复方法的对比测试

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表3

[0055]通过对比可以看到，本发明提供的修复方法具有更好的修复效果，修复的过程环保节能，同时修复后还具有更高的强度和抗渗抗碳化性，具有更好的效果。

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