本发明涉及混凝土修复技术领域，特别涉及一种包含微生物胶囊能够持续自修复的地铁工程混凝土。
背景技术：
现役混凝土结构开裂问题的处理，是整个土木工程领域普遍的技术难题。世界各国都有允许裂缝宽度的限值，例如美国和新西兰的技术标准允许裂缝宽度为0.4mm(干燥环境下)，我国为0.2～0.3mm。裂缝的出现影响了结构的安全性和适用性。地下工程若出现裂缝，将会产生渗水，严重影响地下工程的使用；而办公楼、住宅的梁、柱、墙等出现裂缝后，不仅影响建筑外观和寿命，还会威胁到人们的生命和财产安全。因此，需要采取适合的工程技术手段，对带裂缝混凝土进行修复处理。目前，常用的方法有表面封闭法、堵漏法和结构补强加固法等，但表面封闭法无法深入裂缝内部，不适合有明显水压的裂缝；堵漏法常用的灌浆、嵌缝材料为环氧树脂、聚氨酯等有机材料，与水泥基材料的热膨胀系数不同，相容性较差，另外，有机化学材料大多易挥发，释放出的气体对人体和环境有害；结构补强加固法操作复杂，成本较高。
微生物诱导的碳酸钙沉积(MICP)技术作为一种崭新的技术备用应用于混凝土修补中。微生物诱导黏合是指利用微生物诱导生成的碳酸钙的胶凝性能，改善水泥基类材料的强度和耐久性能。主要有三种方案:1)裂缝修复，即将菌液、培养基、填充骨料(砂子、聚氨酯、硅凝胶等)填充裂缝，通过MICP作用，使填充材料与生成的碳酸钙结晶将裂缝填充，部分恢复混凝土的强度并提高耐久性，此方案的缺陷是依然需要后期人工修补，耗时耗力；2)微生物混凝土，即拌制混凝土时加入菌液，以期在混凝土内部孔隙中产生MICP，在抗压强度不降低的情况下提高抗拉强度和耐久性，此方案的缺陷是混凝土的碱性会影响菌种的活性，使其长期处于休眠状态，孢子的生存和发育能力会随着混凝土龄期变长空隙变小而逐渐降低，生存时间少于四个月，死后微生物会分解，对混凝土强度有影响；3)自修复或自愈合混凝土，先将细菌和培养基制成干燥的微生物胶囊，在混凝土拌和时掺入，细菌开始处于休眠状态，一旦混凝土开裂，氧气和水分进入，细菌即可恢复新陈代谢功能，呼吸产生二氧化碳，在湿润环境中二氧化碳与水泥基材料中的钙离子反应生成碳酸钙，以此填补裂缝，此方法的缺陷是，由于胶囊是一次性使用，为保证有裂纹时，胶囊随之开裂，因此胶囊壁薄，在开始拌入混凝土的时候即会出现大量微生物胶囊破裂，起不到修复作用；另外，即使微生物胶囊没有破裂，微生物胶囊在拌入混凝土的时候已经遇水激活，并且拌混凝土时大量的水会使微生物持续作用直到耗尽微生物胶囊内的培养基，丧失后续的修复作用，如申请号为“201210580233份.4”的专利公开了“一种内置好氧型微生物的复合胶囊地下结构混凝土自修复系统，包括混凝土基体，所述混凝土基体内设有微生物复合胶囊，所述微生物复合胶囊内包覆有好氧型微生物及适合所述好氧型微生物生长的培养基。”可以不用外加培养基，混凝土即可以实现智能修复。其机理是裂纹穿透复合胶囊，释放出微生物发生代谢作用生成二氧化碳与钙离子反应成碳酸钙以修复裂缝，此方法有以下缺陷：第一、复合胶囊中的培养基以及微生物释放出之后会对混凝土的强度产生影响；第二、胶囊只能使用一次，不能对混凝土同一位置的裂纹进行持续修复；第三，胶囊外表面为圆滑结构，与混凝土的粘结性较差，且水流入之后易被冲走，而无法发挥修复作用。鉴于此，一种在开始搅拌时不激发微生物活性、可持续修复混凝土胶囊的研究迫切需要解决。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供一种能够保持活性，与混凝土的粘结性优越且可以多次持续修复混凝土裂纹的包含微生物胶囊能够持续自修复的地铁工程混凝土，主要针对容易渗水且人为修复困难的地下工程。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种包含微生物胶囊能够持续自修复的地铁工程混凝土，所述混凝土为C30混凝土，包含以下重量份的原料：水泥266份，粉煤灰114份，砂718份，细碎石592份，小碎石484份，水157份，HLC抗裂防渗剂33份，微生物胶囊15-20份。
本发明还具有以下附加技术特征：
优选的，所述微生物胶囊在与混凝土搅拌之前经90-100％wt的酒精中二次浸泡20-50min。
优选的，所述微生物胶囊包括芯层，保护层，外层；所述芯层为吸附有好氧嗜碱芽孢杆菌及对应培养基干粉的大孔吸附树脂，直径为0.1-1mm，所述保护层材料为水泥，厚度为0.1-1mm，所述外层材料为水泥与氯化钙混合层，厚度为0.1-1mm。
优选的，所述微生物胶囊的制备方法包括以下步骤：
步骤一、培养好氧嗜碱芽孢杆菌，离心后得到菌泥；
步骤二、配置无水的好氧嗜碱芽孢杆菌培养基；
步骤三、将培养基与菌泥加入水中搅拌均匀得到混合液，所述水的质量为培养基和菌泥总质量的1-3倍，所述培养基的量为至少使菌泥正常代谢72小时；
步骤四、向步骤三得到的混合液中加入大孔吸附树脂后，以250r/min的速度进行搅拌20-30min，过滤收集大孔吸附树脂，于20-30℃烘至含水量低于5％，所述混合液的质量为所述大孔吸附树脂的10-20倍；
步骤五、将烘干后的大孔吸附树脂置于90-100％wt的酒精中一次浸泡20-50min后，在其表面均匀喷洒水泥液，于20-30℃烘干，再次喷涂水泥与氯化钙混合液，于20-30℃烘干，即得到微生物胶囊，所述水泥液的质量分数为20-30％，所述水泥与氯化钙混合液的质量分数为20-30％。
优选的，所述水泥与氯化钙混合层中水泥与氯化钙的质量比为2-3：1。
优选的，所述好氧嗜碱芽孢杆菌为赖氨酸芽孢杆菌或蜡状芽孢杆菌。
优选的，所述大孔吸附树脂型号为漂莱特A510。
优选的，所述细碎石粒径为3mm，小碎石粒径为5-16mm。
本发明和现有技术相比，其优点在于：
本发明的混凝土主要针对地下工程渗水问题，在无渗水情况下，微生物胶囊为干态，培养基为干粉状，菌种处于休眠状态，当发生渗水后，微生物胶囊不会开裂，保护层及外层具有渗水，透气作用，水分和氧气渗入微生物胶囊中，激活菌种进行代谢生成二氧化碳，二氧化碳与混凝土中的钙离子反应生成碳酸钙沉淀填补裂缝，外层氯化钙的加入可以加速及增加碳酸钙的生成及沉淀，裂缝一旦添补，微生物胶囊中的菌种再次被隔绝氧气及水进入休眠状态，由此，微生物胶囊可以多次持续的进行混凝土修复；
另外，微生物胶囊将菌种与混凝土层隔开，可使菌种免受高碱性影响，提高菌种稳定性，也防止了菌种死后分解对混凝土产生影响；
再次，微生物胶囊的芯层为大孔吸附树脂，具有大孔网状结构和比较大的比表面积，对菌种及培养基的吸附量大，可以保证菌种发挥修复作用的次数，并且，大孔树脂具有较好的抗压强度，不会影响混凝土的稳定性，微生物胶囊的外层为水泥成分与混凝土结合稳定，粘结性强，不会脱落，或被水冲下，以保证当混凝土开裂时，可以及时发挥作用；
最后，在与混凝土混合前对微生物胶囊进行酒精浸泡，使其处于休眠状态，防止被水激活，影响后续修复作用的发挥，这一技术特点在现有技术中并未出现，具有开拓性意义。
具体实施方式
以下公开本发明的一些实施例，本领域技术人员可以根据本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
实施例1
制备微生物胶囊：
步骤一、培养赖氨酸芽孢杆菌，离心后得到菌泥，菌泥浓度为6×109个/ml；
步骤二、配置无水的赖氨酸芽孢杆菌，胰蛋白胨510g，大豆蛋白胨90g，葡萄糖75，NaCl150g；磷酸氢二钾25g；
步骤三、将步骤二配置的所有培养基与0.1ml菌泥加入1200ml水中搅拌均匀得到混合液；
步骤四、向步骤三得到的混合液中加入100g大孔吸附树脂后，以250r/min的速度进行搅拌30min，过滤收集大孔吸附树脂，于20℃烘至含水量低于5％；
步骤五、将烘干后的大孔吸附树脂置于90％wt的酒精中进行第一次浸泡30min后，在其表面均匀喷洒质量分数为20％水泥液，使其厚度为0.3mm，于30℃烘干，再次喷涂水泥与氯化钙按照质量比2.5：1配置的混合液，混合液的质量分数为20％，使其厚度为0.8mm，于30℃烘干，即得到微生物胶囊。
制备混凝土：水泥266份，粉煤灰114份，砂718份，细碎石592份，小碎石484份，水157份，HLC抗裂防渗剂33份，微生物胶囊(置于90％wt的酒精中第二次浸泡20min)15份，将微生物胶囊倒入水中充分分散均匀，然后采用常规混凝土配置方法制备。
对比例1与实施例1相比，无微生物胶囊，其它组份均相同。
实施例2
制备微生物胶囊：
步骤一、培养赖氨酸芽孢杆菌或蜡状芽孢杆菌，离心后得到菌泥，菌泥浓度为6×109个/ml；
步骤二、配置无水的好氧嗜碱芽孢杆菌培养基，胰蛋白胨510g，大豆蛋白胨90g，葡萄糖75，NaCl150g；磷酸氢二钾25g；
步骤三、将步骤二配置的所有培养基与0.1ml菌泥加入1500ml水中搅拌均匀得到混合液；
步骤四、向步骤三得到的混合液中加入100g大孔吸附树脂后，以250r/min的速度进行搅拌20min，过滤收集大孔吸附树脂，于30℃烘至含水量低于5％；
步骤五、将烘干后的大孔吸附树脂置于100％wt的酒精中一次浸泡50min后，在其表面均匀喷洒质量分数为25％水泥液，使其厚度为0.8mm，于25℃烘干，再次喷涂水泥与氯化钙按照质量比3：1配置的混合液，使其厚度为0.7mm，混合液的质量分数为30％，于25℃烘干，即得到微生物胶囊。
制备混凝土：水泥266份，粉煤灰114份，砂718份，细碎石592份，小碎石484份，水157份，HLC抗裂防渗剂33份，微生物胶囊(置于90％wt的酒精中第二次浸泡30min)18份，将微生物胶囊倒入水中充分分散均匀，然后采用常规混凝土配置方法制备。
实施例3
制备微生物胶囊：
步骤一、培养蜡状芽孢杆菌，离心后得到菌泥，菌泥浓度为4×109个/ml；
步骤二、配置无水M.S.P培养基，NaNO39g，K2HPO43g，KCI1.5g，MgSO41.5g，FeSO4，0.03g，蔗糖90g；
步骤三、将步骤二配置的所有培养基与0.1ml菌泥加入180ml水中搅拌均匀得到混合液；
步骤四、向步骤三得到的混合液中加入15g大孔吸附树脂后，以250r/min的速度进行搅拌30min，过滤收集大孔吸附树脂，于30℃烘至含水量低于5％；
步骤五、将烘干后的大孔吸附树脂置于100％wt的酒精中一次浸泡40min后，在其表面均匀喷洒质量分数为25％水泥液，使其厚度为0.5mm，于30℃烘干箱中烘干，再次喷涂水泥与氯化钙质量比为2：1的混合液，混合液的质量分数为25％，使其厚度为0.5mm，于30℃烘干，即得到微生物胶囊。
制备混凝土：水泥266份，粉煤灰114份，砂718份，细碎石592份，小碎石484份，水157份，HLC抗裂防渗剂33份，微生物胶囊(置于90％wt的酒精中第二次浸泡40min)20份，将微生物胶囊倒入水中充分分散均匀，然后采用常规混凝土配置方法制备。
实施例4效果检测
制备试块：将实施例1-3以及对比例的混凝土分别制成4×10cm的长方形试块，并进行以下项目的检测；
微生物胶囊损坏率检测：在刚压入试块之后，取部分试块，查看微生物胶囊损坏率；
抗压强度检测：试块自然养护一个月之后，测每组的抗压强度；
混凝土修复情况观察：对试块进行压力破坏，使之产生裂纹，置于湿度为95％，温度为15℃环境中24小时，之后切割分解，SEM查看其修复情况；
混凝土修复次数观察：对试块进行多次压力破坏，使之产生裂纹，置于湿度为95％，温度为15℃环境中24小时，之后切割分解，SEM查看其修复情况，直至裂纹修复体积低于50％；
微生物胶囊修复次数检测：将微生物胶囊置于湿度为95％，温度为15℃环境中24小时，
取出30℃烘干，观察是否表面有晶体产生，重复多次，直至无晶体产生。
检测结果见表1：
表1微生物胶囊作用检测
以上检测的实验条件，温度及湿度均为模仿地下环境，以期真实反映本发明的微生物胶囊的修复效果，由表1可见，本发明的微生物胶囊加入并不影响混凝凝土本身的抗压强度，且混凝土50％修复率达4次，在实际应用中，本发明的混凝土可以在较长时间内代替人工解决地下工程渗水问题，且其修复力较佳，可达99％，因此，本发明的混凝土具有较大经济效益及市场潜力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。