一種提高水泥基材料中玻璃纖維耐久性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微生物學(xué)領(lǐng)域和建筑材料領(lǐng)域的交叉科學(xué)技術(shù)，涉及一種新型微生物防玻璃纖維腐蝕技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]玻璃纖維增強(qiáng)水泥(Glass Fiber Reinforced Cmenet, GRC)是以玻璃纖維為增強(qiáng)材料，以水泥凈漿或水泥砂漿為基體而形成的一種復(fù)合材料，作為一種新型的復(fù)合材料，GRC自問(wèn)世以來(lái)就得到不斷發(fā)展，己廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。但是，由于GRC的長(zhǎng)期性能尤其是在潮濕環(huán)境下韌性降低的問(wèn)題還沒(méi)有得到根本的解決，使其應(yīng)用領(lǐng)域和范圍受到很大限制。多年來(lái)，不少?lài)?guó)內(nèi)外學(xué)者一直致力于GRC長(zhǎng)期性能下降的機(jī)理及耐久性改善措施的研宄，采取了諸如使用低堿度水泥及活性摻合料改性水泥基材料中玻璃纖維耐久性等技術(shù)措施。但低堿度水泥存在成本太高，水泥生產(chǎn)廠(chǎng)家較少的缺點(diǎn)。而使用活性摻合料改善用普通硅酸鹽水泥做基體的GRC耐久性時(shí)，，又會(huì)帶來(lái)GRC的早期強(qiáng)度過(guò)低及脫模時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的冋題。
[0003]微生物解決水泥基材料中玻璃纖維耐久性問(wèn)題是一種非常方便，廉價(jià)，高效的方法。在水泥基材料成型過(guò)程中將微生物菌液替代一部分水摻入到水泥基材料內(nèi)部，當(dāng)水泥基材料用水養(yǎng)護(hù)時(shí)，激發(fā)水泥基材料中微生物活性，強(qiáng)烈吸收空氣中co2，當(dāng)水泥水化產(chǎn)生Ca (OH) 2時(shí)，微生物吸收的CO 2能及時(shí)消耗Ca (OH) 2，進(jìn)而降低水泥基材料中的堿度，從而避免玻璃纖維被堿腐蝕，提高玻璃纖維耐久性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明提供一種更加高效廉價(jià)的提高水泥基材料中玻璃纖維耐久性的方法，它不同于使用低堿度水泥及活性摻合料改性水泥基材料中玻璃纖維耐久性等技術(shù)措施，微生物方法更加廉價(jià)，方便，同時(shí)是一種環(huán)境友好型方法，能夠在工廠(chǎng)生產(chǎn)中得到大規(guī)模運(yùn)用。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明的用于提高水泥基材料中玻璃纖維耐久性的方法，包括以下步驟:
[0006]I)將膠質(zhì)芽孢桿菌接種至培養(yǎng)基培養(yǎng)中，制備菌體濃度為16?10 7個(gè)/mL的膠質(zhì)芽孢桿菌濃縮菌液；
[0007]2)將砂和玻璃纖維混合后攪拌3?4min，保持水灰比不變，將占灰水泥質(zhì)量6%的菌液，灰水泥，水一同加入砂和玻璃纖維的混合物中混合攪拌3?4min后振動(dòng)成型；
[0008]3)將工件在常溫下養(yǎng)護(hù)成型24?26h，然后將工件表面澆上一層2?3mm厚的水進(jìn)行常溫濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)7d，然后等工件表面的水分完全蒸發(fā)后拆模。
[0009]所述的培養(yǎng)基每升含有蔗糖8?12g、Na2HPO4.12H20 2?3g、MgSO40.4?0.6g、CaCO30.5 ?1.5g、KCl 0.1 ?0.2g、(NH4)2SO40.4 ?0.6g、酵母提取物 0.2 ?0.4g，并控制pH為7?8。
[0010]所摻入水泥基材料中的玻璃纖維含量為水泥基工件體積的2?4%，所摻入水泥基材料中的菌液含量為灰水泥質(zhì)量的6?8%。
[0011]所述的玻璃纖維長(zhǎng)度為6?8mm，直徑為9?13 μ m。
[0012]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]1、相比于傳統(tǒng)方法諸如使用低堿度水泥來(lái)提高水泥基材料中玻璃纖維的耐久性，由于低堿度水泥的價(jià)格非常昂貴，所以使用微生物方法更加廉價(jià)。微生物可以通過(guò)培養(yǎng)基一代一代培養(yǎng)出很多菌液，可以大批量生成。
[0014]2、與已有的傳統(tǒng)提高水泥基材料中玻璃纖維耐久性方法相比，微生物方法更加簡(jiǎn)單，只需要用菌液替代相同質(zhì)量的水即可，不需要改變水灰比。
[0015]3、微生物提高水泥基材料中玻璃纖維耐久性方法無(wú)毒無(wú)害，屬于環(huán)境友好型，不會(huì)產(chǎn)生任何對(duì)環(huán)境有害的廢棄物。
[0016]4、微生物提高水泥基材料中玻璃纖維耐久性方法非常高效，僅在水泥基材料中添加占灰水泥質(zhì)量6%的菌液的效果和在水泥基材料中添加8%左右的偏高嶺土效果相當(dāng)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1不同菌液添加量對(duì)Ca2+濃度變化曲線(xiàn)，
[0018]圖2a為在未加入CA菌時(shí)所成型工件中測(cè)定Ca2+含量的TG-DSC圖像。
[0019]圖2b為在加入CA菌時(shí)所成型工件中測(cè)定Ca2+含量的TG-DSC圖像。
[0020]圖3a為長(zhǎng)度為6?8mm，直徑為9?13 μ m的玻璃纖維SEM圖像。
[0021]圖3b為在未加入CA菌時(shí)所成型工件中玻璃纖維的SEM圖像。
[0022]圖3c為在加入CA菌時(shí)所成型工件中玻璃纖維的SEM圖像。
[0023]圖4是本發(fā)明的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明所用的膠質(zhì)芽孢桿菌(Bacillus mucilaginous)來(lái)源于中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏中心，編號(hào)為21698。
[0025]本發(fā)明用于提高水泥基材料中玻璃纖維耐久性的方法，方法步驟如下:
[0026](I)獲取膠質(zhì)芽孢桿菌(Bacillus mucilaginous)濃縮菌液:將膠質(zhì)芽孢桿菌(Bacillus mucilaginous)接種于滅菌后的培養(yǎng)基溶液，每升培養(yǎng)基含有鹿糖8?12g、Na2HPO4.12H202 ?3g、MgS040.4 ?0.6g、CaC030.5 ?1.5g、KCl 0.1 ?0.2g、(NH4)2SO40.4 ?0.6g、酵母提取物0.2?0.4g，并控制pH為7?8，于30?37°C下振蕩培養(yǎng)24h，得到含有膠質(zhì)芽抱桿菌(Bacillus mucilaginous)的菌液，在4°C下經(jīng)6000?8000rpm高速離心10?15min后，除去上層培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)后加去離子水，濃縮菌液中所含菌體濃度為16?17個(gè) /mLo
[0027](2)添加菌液含量確定:原理上在水泥基材料中添加越多的菌液，吸附空氣中CO2的能力就越強(qiáng)，消耗水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2就越多，玻璃纖維的耐久性就越強(qiáng)。為探宄最佳菌液添加量，設(shè)置了 8組不同菌液添加量對(duì)Ca2+濃度影響的實(shí)驗(yàn)。分別在水泥基材料中加入占灰水泥質(zhì)量比分別為1%，2%，4%，6%，8%，10%，12%，14%的菌液，等工件在空氣中成型并經(jīng)濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)7d后分別測(cè)試各組別中Ca2+濃度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)菌液添加量小于6%?8%時(shí)，隨著菌液添加量增加，Ca2+濃度逐漸減小。當(dāng)菌液添加量大于6%?8%時(shí)，Ca2+濃度幾乎不變化，同時(shí)因?yàn)榧尤胍欢烤汉髸?huì)導(dǎo)致水泥漿流動(dòng)性有變差的趨勢(shì)，所以的當(dāng)菌液添加量大于8%時(shí)，水泥成型時(shí)的流動(dòng)性變差，導(dǎo)致成型后的水泥工件強(qiáng)度下降。綜合考慮所有因素，將菌液添加量確定在灰水泥的6?8%。不同菌液添加量對(duì)Ca2+濃度變化曲線(xiàn)具體見(jiàn)圖1。
[0028](3)成型水泥基材料:首先將細(xì)砂和短切玻璃纖維混合攪拌3?4min，砂的細(xì)度模數(shù)為2.1?2.6，平均粒徑為0.25?0.35mm，玻璃纖維的長(zhǎng)度為6?8mm，直徑為9?13 μ m。然后保持水灰比不變，將占灰水泥質(zhì)量6?8%的菌液，灰水泥，水一同加入砂和玻璃纖維的混合物中混合攪拌3?4min后振動(dòng)成型，最后將水泥楽體倒入300mmX 300mmX 30mm的模具中自流靜置成型24?26h。
[0029](4)工件養(yǎng)護(hù):將工件表面澆上一層2?3mm厚的水進(jìn)行常溫濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)7d,然后等工件表面的水分完全蒸發(fā)后拆模。試驗(yàn)結(jié)果表明，在加入占灰水泥質(zhì)量6?8%的菌液后，玻璃纖維的耐久性能有了很大提高。
[0030]圖2a中在工件中未加入CA菌前的Ca (OH)2含量為14.97%，圖2b加入CA菌后Ca (OH)2含量為