本發(fā)明涉及一種抗?jié)B自修復(fù)混凝土的制備方法，屬于抗?jié)B自修復(fù)混凝土制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著人類社會的高度發(fā)展，現(xiàn)代建筑對混凝土材料提出了新的挑戰(zhàn)，要求混凝土材料不僅要承重，還應(yīng)具有聲、光、電、磁、熱等功能，以適應(yīng)多功能和智能建筑的需要。修復(fù)混凝土是現(xiàn)在最廣泛使用的建筑材料和結(jié)構(gòu)材料，修復(fù)混凝土由于結(jié)構(gòu)本身的組成成分及其承載力特點(diǎn)，其內(nèi)部往往存在一些原始的微裂縫，在其服役期間，隨著荷載的變化和時(shí)間的推移，其內(nèi)部的裂紋會擴(kuò)展成裂縫，甚至延展至表面導(dǎo)致混凝土材料開裂，在形成貫通裂縫后，混凝土容易遭受外界環(huán)境和各種有害因素的侵蝕和破壞，如鋼筋銹蝕，碳化，氯離子侵蝕和硫酸鹽侵蝕等，最終導(dǎo)致混凝土材料的開裂，破壞，不滿足使用要求，嚴(yán)重影響混凝土材料的耐久性。自20世紀(jì)90年代中期，國內(nèi)外先后開展了功能型和智能型水泥基材料的研究，并取得了一些有價(jià)值的成果，如相繼出現(xiàn)的水泥基導(dǎo)電復(fù)合材料，水泥基磁性復(fù)合材料，能夠屏蔽磁場和電磁波的水泥基復(fù)合材料，材料應(yīng)力、應(yīng)變和損傷自檢測水泥基復(fù)合材料和溫度自測水泥基復(fù)合材料。但是，如何使用混凝土及其結(jié)構(gòu)能夠自動適應(yīng)環(huán)境，在受到損傷后自行愈合，以及對自修復(fù)混凝土的機(jī)理研究，現(xiàn)只有美國、日本等少數(shù)國家處于實(shí)驗(yàn)室探索階段，尚未取得具有實(shí)用意義的研究成果。但是，目前混凝土在使用中易受外界環(huán)境的侵蝕和破壞，使它在抗?jié)B性與穩(wěn)定性方面較差，自修復(fù)能力有待提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對傳統(tǒng)混凝土修復(fù)過程中多采用高分子修復(fù)劑，其存在不耐久、容易老化、易遭受外界環(huán)境的侵蝕和破壞的問題，提供了一種抗?jié)B自修復(fù)混凝土的制備方法；本發(fā)明以多羥基的油菜花粉作為晶核，將其與尿素溶液、氫氧化鈣溶液在氮?dú)饧訅涵h(huán)境下加熱使尿素水解釋放二氧化碳，二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣結(jié)晶吸附在花粉晶核上，制得自修復(fù)填料，再用糯米培養(yǎng)微生物和自修復(fù)填料及粗細(xì)骨料等其他輔料復(fù)配后即得混凝土，本發(fā)明制得混凝土一旦發(fā)生開裂，處于休眠狀態(tài)的微生物便恢復(fù)期新陳代謝功能產(chǎn)出二氧化碳，在有水的情況下和花粉碳酸鈣晶體發(fā)生反應(yīng)，繼續(xù)形成碳酸鈣結(jié)晶，從而使晶核不斷生長變大直至將混凝土縫隙完全封堵住，實(shí)現(xiàn)了混凝土的抗?jié)B自修復(fù)功能，具有廣闊的應(yīng)用前景。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

（1）收集200～300g油菜花花粉將其倒入2～4L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10～15%的尿素溶液中，用超聲分散儀以200～300W功率超聲分散30～50min，得到花粉混懸液，再向上述花粉混懸液中滴入250～350mL質(zhì)量濃度為1.0～1.2g/L氫氧化鈣溶液，繼續(xù)攪拌混合15～20min得到反應(yīng)液；

（2）將上述反應(yīng)液移入高壓反應(yīng)釜中，向釜中以3～5mL/s的速率通入氮?dú)庵敝粮獌?nèi)壓力達(dá)到2.0～2.3MPa并升溫至75～80℃，啟動反應(yīng)釜攪拌器，以200～300r/min轉(zhuǎn)速保溫保壓攪拌反應(yīng)2～3h；

（3）待上述反應(yīng)結(jié)束后，打開反應(yīng)釜泄壓閥，待釜內(nèi)壓力恢復(fù)至常壓后取出反應(yīng)釜中產(chǎn)物，用臥式離心機(jī)以2000～3000r/min轉(zhuǎn)速離心處理15～20min，分離得到下層沉淀，將沉淀放入烘箱，在105～110℃下干燥1～2h，得到自修復(fù)填料，備用；

（4）將蒸籠洗凈后用桑葉墊底，在桑葉上平鋪糯米，鋪設(shè)厚度為2～3cm，鋪設(shè)完成后將蒸籠移入蒸鍋中蒸制40～50min，蒸制結(jié)束后取出熟糯米，將其移入竹篩中，待其自然冷卻至室溫后移入發(fā)酵罐中，按接種量為10%向熟糯米上接入嗜堿芽孢桿菌，在30～40℃下自然發(fā)酵3～5天，得到發(fā)酵產(chǎn)物；

（5）按重量份數(shù)計(jì)，稱取100～120份水泥、50～60份河砂、10～20份備用的自修復(fù)填料、15～20份上述制得的發(fā)酵產(chǎn)物、3～5份聚乙烯醇、3～5份粉煤灰、200～300份50目的碎石和150～200份去離子水依次裝入混凝土攪拌機(jī)中，以80～100r/min轉(zhuǎn)速在45～55℃下攪拌120～150s后出料，即得抗?jié)B自修復(fù)混凝土。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將本發(fā)明所得抗?jié)B自修復(fù)混凝土鋪設(shè)于廠礦道路，鋪設(shè)厚度為12～15cm，用塑料布覆蓋養(yǎng)護(hù)2～3天，再自然養(yǎng)護(hù)28～30天，即可。經(jīng)檢測，路面養(yǎng)護(hù)結(jié)束后抗?jié)B壓力提高30～35%，平均抗壓強(qiáng)度提高15～20%，使用8～10年，未產(chǎn)生新的裂縫和裂隙，且抗?jié)B效果明顯，可對混凝土裂縫進(jìn)行自行修補(bǔ)。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明的制備方法簡單，所制成的抗?jié)B自修復(fù)混凝土抗?jié)B防水性能高效、持久，且提高了抗?jié)B能力和抗壓能力；

（2）本發(fā)明所得抗?jié)B自修復(fù)混凝土應(yīng)用于混凝土裂痕，可防止其擴(kuò)張，易主動、自動地對裂紋和損傷部位進(jìn)行修復(fù)，恢復(fù)甚至提高混凝土材料的強(qiáng)度以達(dá)到延長混凝土使用壽命地目的。

具體實(shí)施方式

收集200～300g油菜花花粉將其倒入2～4L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10～15%的尿素溶液中，用超聲分散儀以200～300W功率超聲分散30～50min，得到花粉混懸液，再向上述花粉混懸液中滴入250～350mL質(zhì)量濃度為1.0～1.2g/L氫氧化鈣溶液，繼續(xù)攪拌混合15～20min得到反應(yīng)液；將上述反應(yīng)液移入高壓反應(yīng)釜中，向釜中以3～5mL/s的速率通入氮?dú)庵敝粮獌?nèi)壓力達(dá)到2.0～2.3MPa并升溫至75～80℃，啟動反應(yīng)釜攪拌器，以200～300r/min轉(zhuǎn)速保溫保壓攪拌反應(yīng)2～3h；待上述反應(yīng)結(jié)束后，打開反應(yīng)釜泄壓閥，待釜內(nèi)壓力恢復(fù)至常壓后取出反應(yīng)釜中產(chǎn)物，用臥式離心機(jī)以2000～3000r/min轉(zhuǎn)速離心處理15～20min，分離得到下層沉淀，將沉淀放入烘箱，在105～110℃下干燥1～2h，得到自修復(fù)填料，備用；將蒸籠洗凈后用桑葉墊底，在桑葉上平鋪糯米，鋪設(shè)厚度為2～3cm，鋪設(shè)完成后將蒸籠移入蒸鍋中蒸制40～50min，蒸制結(jié)束后取出熟糯米，將其移入竹篩中，待其自然冷卻至室溫后移入發(fā)酵罐中，按接種量為10%向熟糯米上接入嗜堿芽孢桿菌，在30～40℃下自然發(fā)酵3～5天，得到發(fā)酵產(chǎn)物；按重量份數(shù)計(jì)，稱取100～120份水泥、50～60份河砂、10～20份備用的自修復(fù)填料、15～20份上述制得的發(fā)酵產(chǎn)物、3～5份聚乙烯醇、3～5份粉煤灰、200～300份50目的碎石和150～200份去離子水依次裝入混凝土攪拌機(jī)中，以80～100r/min轉(zhuǎn)速在45～55℃下攪拌120～150s后出料，即得抗?jié)B自修復(fù)混凝土。

實(shí)例1

收集200g油菜花花粉將其倒入2L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的尿素溶液中，用超聲分散儀以200W功率超聲分散30min，得到花粉混懸液，再向上述花粉混懸液中滴入250mL質(zhì)量濃度為1.0g/L氫氧化鈣溶液，繼續(xù)攪拌混合15min得到反應(yīng)液；將上述反應(yīng)液移入高壓反應(yīng)釜中，向釜中以3mL/s的速率通入氮?dú)庵敝粮獌?nèi)壓力達(dá)到2.0MPa并升溫至75℃，啟動反應(yīng)釜攪拌器，以200r/min轉(zhuǎn)速保溫保壓攪拌反應(yīng)2h；待上述反應(yīng)結(jié)束后，打開反應(yīng)釜泄壓閥，待釜內(nèi)壓力恢復(fù)至常壓后取出反應(yīng)釜中產(chǎn)物，用臥式離心機(jī)以2000r/min轉(zhuǎn)速離心處理15min，分離得到下層沉淀，將沉淀放入烘箱，在105℃下干燥1h，得到自修復(fù)填料，備用；將蒸籠洗凈后用桑葉墊底，在桑葉上平鋪糯米，鋪設(shè)厚度為2cm，鋪設(shè)完成后將蒸籠移入蒸鍋中蒸制40min，蒸制結(jié)束后取出熟糯米，將其移入竹篩中，待其自然冷卻至室溫后移入發(fā)酵罐中，按接種量為10%向熟糯米上接入嗜堿芽孢桿菌，在30℃下自然發(fā)酵3天，得到發(fā)酵產(chǎn)物；按重量份數(shù)計(jì)，稱取100份水泥、50份河砂、10份備用的自修復(fù)填料、15份上述制得的發(fā)酵產(chǎn)物、3份聚乙烯醇、3份粉煤灰、200份50目的碎石和150份去離子水依次裝入混凝土攪拌機(jī)中，以80r/min轉(zhuǎn)速在45℃下攪拌120s后出料，即得抗?jié)B自修復(fù)混凝土。

將本發(fā)明所得抗?jié)B自修復(fù)混凝土鋪設(shè)于廠礦道路，鋪設(shè)厚度為12cm，用塑料布覆蓋養(yǎng)護(hù)2天，再自然養(yǎng)護(hù)28天，即得混凝土鋪設(shè)的路面。經(jīng)檢測，路面養(yǎng)護(hù)結(jié)束后抗?jié)B壓力提高30%，平均抗壓強(qiáng)度提高15%，使用8年，未產(chǎn)生新的裂縫和裂隙，且抗?jié)B效果明顯，可對混凝土裂縫進(jìn)行自行修補(bǔ)。

實(shí)例2

收集300g油菜花花粉將其倒入4L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的尿素溶液中，用超聲分散儀以300W功率超聲分散50min，得到花粉混懸液，再向上述花粉混懸液中滴入350mL質(zhì)量濃度為1.2g/L氫氧化鈣溶液，繼續(xù)攪拌混合20min得到反應(yīng)液；將上述反應(yīng)液移入高壓反應(yīng)釜中，向釜中以5mL/s的速率通入氮?dú)庵敝粮獌?nèi)壓力達(dá)到2.3MPa并升溫至80℃，啟動反應(yīng)釜攪拌器，以300r/min轉(zhuǎn)速保溫保壓攪拌反應(yīng)3h；待上述反應(yīng)結(jié)束后，打開反應(yīng)釜泄壓閥，待釜內(nèi)壓力恢復(fù)至常壓后取出反應(yīng)釜中產(chǎn)物，用臥式離心機(jī)以3000r/min轉(zhuǎn)速離心處理20min，分離得到下層沉淀，將沉淀放入烘箱，在110℃下干燥2h，得到自修復(fù)填料，備用；將蒸籠洗凈后用桑葉墊底，在桑葉上平鋪糯米，鋪設(shè)厚度為3cm，鋪設(shè)完成后將蒸籠移入蒸鍋中蒸制50min，蒸制結(jié)束后取出熟糯米，將其移入竹篩中，待其自然冷卻至室溫后移入發(fā)酵罐中，按接種量為10%向熟糯米上接入嗜堿芽孢桿菌，在40℃下自然發(fā)酵5天，得到發(fā)酵產(chǎn)物；按重量份數(shù)計(jì)，稱取120份水泥、60份河砂、20份備用的自修復(fù)填料、20份上述制得的發(fā)酵產(chǎn)物、5份聚乙烯醇、5份粉煤灰、300份50目的碎石和200份去離子水依次裝入混凝土攪拌機(jī)中，以100r/min轉(zhuǎn)速在55℃下攪拌150s后出料，即得抗?jié)B自修復(fù)混凝土。

將本發(fā)明所得抗?jié)B自修復(fù)混凝土鋪設(shè)于廠礦道路，鋪設(shè)厚度為15cm，用塑料布覆蓋養(yǎng)護(hù)3天，再自然養(yǎng)護(hù)30天，即得混凝土鋪設(shè)的路面。經(jīng)檢測，路面養(yǎng)護(hù)結(jié)束后抗?jié)B壓力提高35%，平均抗壓強(qiáng)度提高20%，使用9年，未產(chǎn)生新的裂縫和裂隙，且抗?jié)B效果明顯，可對混凝土裂縫進(jìn)行自行修補(bǔ)。

實(shí)例3

收集250g油菜花花粉將其倒入3L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%的尿素溶液中，用超聲分散儀以250W功率超聲分散40min，得到花粉混懸液，再向上述花粉混懸液中滴入300mL質(zhì)量濃度為1.1g/L氫氧化鈣溶液，繼續(xù)攪拌混合18min得到反應(yīng)液；將上述反應(yīng)液移入高壓反應(yīng)釜中，向釜中以4mL/s的速率通入氮?dú)庵敝粮獌?nèi)壓力達(dá)到2.1MPa并升溫至78℃，啟動反應(yīng)釜攪拌器，以250r/min轉(zhuǎn)速保溫保壓攪拌反應(yīng)3h；待上述反應(yīng)結(jié)束后，打開反應(yīng)釜泄壓閥，待釜內(nèi)壓力恢復(fù)至常壓后取出反應(yīng)釜中產(chǎn)物，用臥式離心機(jī)以2500r/min轉(zhuǎn)速離心處理18min，分離得到下層沉淀，將沉淀放入烘箱，在108℃下干燥2h，得到自修復(fù)填料，備用；將蒸籠洗凈后用桑葉墊底，在桑葉上平鋪糯米，鋪設(shè)厚度為3cm，鋪設(shè)完成后將蒸籠移入蒸鍋中蒸制45min，蒸制結(jié)束后取出熟糯米，將其移入竹篩中，待其自然冷卻至室溫后移入發(fā)酵罐中，按接種量為10%向熟糯米上接入嗜堿芽孢桿菌，在35℃下自然發(fā)酵4天，得到發(fā)酵產(chǎn)物；按重量份數(shù)計(jì)，稱取110份水泥、55份河砂、15份備用的自修復(fù)填料、18份上述制得的發(fā)酵產(chǎn)物、4份聚乙烯醇、4份粉煤灰、250份50目的碎石和180份去離子水依次裝入混凝土攪拌機(jī)中，以90r/min轉(zhuǎn)速在50℃下攪拌135s后出料，即得抗?jié)B自修復(fù)混凝土。

將本發(fā)明所得抗?jié)B自修復(fù)混凝土鋪設(shè)于廠礦道路，鋪設(shè)厚度為17cm，用塑料布覆蓋養(yǎng)護(hù)3天，再自然養(yǎng)護(hù)29天，即得混凝土鋪設(shè)的路面。經(jīng)檢測，路面養(yǎng)護(hù)結(jié)束后抗?jié)B壓力提高33%，平均抗壓強(qiáng)度提高18%，使用10年，未產(chǎn)生新的裂縫和裂隙，且抗?jié)B效果明顯，可對混凝土裂縫進(jìn)行自行修補(bǔ)。