一种添加细菌芽孢的自愈合水泥基材料及其制备方法[0002]混凝土由于抗压强度高及经济实用的特点，早已成为了当今乃至以后很长一段时间内最为重要的建筑材料。然而，由于混凝土存在着脆性大、抗拉强度低等难以克服的自身缺陷，在使用过程和周围环境的影响下极易产生裂缝，从而使得腐蚀性介质如硫酸盐、氯盐等非常容易侵入到混凝土内部，对混凝土本身及预埋的钢筋造成破坏，极大程度地缩短了混凝土结构的使用寿命，造成巨大的经济损失和安全隐患。因此，混凝土结构定期的检查、维护与修补是非常有必要的。[0003]然而，由于混凝土结构的复杂性以及微小裂缝检测的困难性，修补裂缝变得耗时费力且费用庞大。如果混凝土裂缝能够自愈合，那么就可以省去庞大的维护与修补费用，同时可以大大提高混凝土结构的可持续性，延长基础设施的服役寿命，具有重大的经济效益和社会效益。混凝土本身所具有的自愈合能力已被认识了许多年。然而，混凝土本身所具有的这种自愈合能力有限，只限于宽度为0.1~0.2mm的微裂纹，且自愈合速度慢，无法满足实际工程的要求。因此，国内外研究者都在积极探索寻求让混凝土具备更强自愈合能力的设计方法及技术。
[0004]技术问题:为了让水泥基材料具备满足工程要求的自愈合能力，以降低混凝土结构庞大的维护与修补费用，提高结构的耐久性，本发明提供了一种添加细菌芽孢的自愈合水泥基材料及其制备方法，一旦水泥基材料开裂，水进入裂缝，水泥基材料中的乳酸钙溶出，细菌芽孢开始萌发，代谢利用 乳酸钙转化为方解石沉淀，使裂缝自动愈合。[0005]技术方案:本发明的一种添加细菌芽孢的自愈合水泥基材料由水泥、水、乳酸钙及细菌芽孢组成，水与水泥的质量比为0.3-0.5，乳酸钙质量为水泥质量的1%-5%，细菌芽孢的掺量为:每立方米水泥基材料中添加106-109个芽孢。[0006]所述细菌芽孢的获取方式为:将耐碱芽孢杆菌接种于高温灭菌后的培养基中培养，灭菌前调节培养基pH值为7 ;经160-180rpm，温度25_35°C，培养72_96h后取出；将获得的菌液高速离心去除上清液，加入去离子水洗涤得到细菌菌体悬浮液，将细菌菌体悬浮液在80-85 °C水浴处理20-25min获得细菌芽孢悬浮液。[0007]所述培养基组成以每升计包括:蛋白胨4~6g，牛肉膏2~4g，KC10.8-1.2g,MnCl2.4H20 (8-12 μ Μ) , CaCl2.4Η20 (8-1 2mM)，MgSO4.7Η20 (0.08-0.12mM)，FeSO4.7Η20 (8-12 μ Μ)，调节所述培养基pH值为7后，将培养基放入灭菌锅中121_125°C灭菌 25_30min。
[0008]本发明的添加细菌芽孢的自愈合水泥基材料的制备方法如下:称量所需的水泥，按比例称量加入乳酸钙，搅拌直至乳酸钙均匀分布于水泥中；将芽孢悬浮液代替部分拌合水和剩余所需的水一起摇匀后倒入水泥和乳酸钙中，搅拌均匀后倒入模具中成型。
[0009]有益效果:
[0010]1.本发明的添加细菌芽孢的自愈合水泥基材料，可以节约混凝土结构庞大的维护与修补费用，提高结构耐久性。
[0011]2.本发明添加的细菌芽孢抗性强，能够抵抗水泥基材料的极端环境，从而可使水泥基材料长期具备较好自愈合效果。
[0012]3.由试验可知，本发明的添加细菌芽孢的自愈合水泥基材料开裂后能够有效自愈合，显著降低水渗透速度。
[0013]4.本发明的添加细菌芽孢的自愈合水泥基材料，其裂缝自愈合依靠的是无机矿物的填充，与基体相容性好且环境友好。

[0014]本发明的添加细菌芽孢的自愈合水泥基材料，由水泥、水、乳酸钙及细菌芽孢组成，水与水泥的质量比为0.3-0.5，乳酸钙质量为水泥质量的1%_5%，每Cm3水泥基材料中添加IO6-1O9个细菌芽孢。
[0015]所述细菌芽孢的获取方式为:将耐碱芽孢杆菌接种于高温灭菌后的培养基(灭菌前调节其pH值为7)中培养，170rpm，恒温30°C，培养72h后取出。将获得的菌液高速离心去除上清液，加入去离子水洗涤得到细菌菌体悬浮液，将细菌菌体悬浮液在80°C水浴处理20min获得细菌芽孢悬浮液。
[0016]所述培养基组成包括(以每升计):蛋白胨4~6g,牛肉膏2~4g, KCllg,MnCl2.4H20 (10 μ Μ)，CaCl2.4 Η20 (IOmM)，MgSO4.7Η20 (0.1mM)，FeSO4.7Η20 (10 μ Μ)，调节其pH值为7后，将其放入灭菌锅中121°C灭菌25min。
[0017]本发明进一步公开了一种添加细菌芽孢的自愈合水泥基材料的制备方法，包括以下步骤:
[0018](I)称量所需的水泥，按比例称量加入乳酸钙，搅拌直至乳酸钙均匀分布于水泥中；
[0019](2)将芽孢悬浮液代替部分拌合水和剩余所需的水一起摇匀后倒入水泥和乳酸钙中，搅拌均匀后倒入模具中成型。
[0020]以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案，这些实施例仅限于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
[0021]以下实施例所用细菌芽孢的获取方式为:将耐碱芽孢杆菌接种于高温灭菌后的培养基(灭菌前调节其pH值为7)中培养，170rpm，恒温30°C，培养72h后取出。将获得的菌液高速离心去除上清液，加入去离子水洗涤得到细菌菌体悬浮液，将细菌菌体悬浮液在80°C水浴处理20min获得细菌芽孢悬浮液。所述培养基组成包括(以每升计):蛋白胨4~6g，牛肉膏 2 ~4g, KCllg, MnCl2.4Η20(10μΜ)，CaCl2.4H20(IOmM)，MgSO4.7Η20(0.1mM)，FeSO4.7Η20(10μΜ)，调节其pH值为7后，将其放入灭菌锅中121°C灭菌25min。
[0022]实施例1:按表1中的试件配合比配制两组试件，水与水泥质量比为0.4，乳酸钙质量为水泥质量的2%，配比I为基准组，没有添加细菌芽孢，将称量好的水泥(P.0.42.5水泥)、乳酸钙和水拌合均匀后装入模具成型；配比2添加细菌芽孢(每立方厘米水泥基材料中添加108个芽孢)，称量好的水泥(P.0.42.5水泥)和乳酸钙干拌均匀后，将芽孢悬浮液代替部分拌合水和剩余所需的水一起摇匀后倒入水泥和乳酸钙中，搅拌均匀后装入模具中成型。成型好后，立即用暖风吹这两组试件表面，使其产生0.4-0.5mm的塑性收缩裂缝，24小时后测量这两组开裂试件的初始渗水速度，之后将开裂的试件在水中养护30天，观察裂缝自愈合情况并测量其渗水速度，测试结果见表2。
[0023]表1试件配合比