一种提高水泥基材料中玻璃纤维耐久性的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微生物学领域和建筑材料领域的交叉科学技术，涉及一种新型微生物防玻璃纤维腐蚀技术。
【背景技术】
[0002]玻璃纤维增强水泥(Glass Fiber Reinforced Cmenet, GRC)是以玻璃纤维为增强材料，以水泥净浆或水泥砂浆为基体而形成的一种复合材料，作为一种新型的复合材料，GRC自问世以来就得到不断发展，己广泛应用于各个领域。但是，由于GRC的长期性能尤其是在潮湿环境下韧性降低的问题还没有得到根本的解决，使其应用领域和范围受到很大限制。多年来，不少国内外学者一直致力于GRC长期性能下降的机理及耐久性改善措施的研宄，采取了诸如使用低碱度水泥及活性掺合料改性水泥基材料中玻璃纤维耐久性等技术措施。但低碱度水泥存在成本太高，水泥生产厂家较少的缺点。而使用活性掺合料改善用普通硅酸盐水泥做基体的GRC耐久性时，，又会带来GRC的早期强度过低及脱模时间过长的冋题。
[0003]微生物解决水泥基材料中玻璃纤维耐久性问题是一种非常方便，廉价，高效的方法。在水泥基材料成型过程中将微生物菌液替代一部分水掺入到水泥基材料内部，当水泥基材料用水养护时，激发水泥基材料中微生物活性，强烈吸收空气中co2，当水泥水化产生Ca (OH) 2时，微生物吸收的CO 2能及时消耗Ca (OH) 2，进而降低水泥基材料中的碱度，从而避免玻璃纤维被碱腐蚀，提高玻璃纤维耐久性能。
【发明内容】
[0004]技术问题:本发明提供一种更加高效廉价的提高水泥基材料中玻璃纤维耐久性的方法，它不同于使用低碱度水泥及活性掺合料改性水泥基材料中玻璃纤维耐久性等技术措施，微生物方法更加廉价，方便，同时是一种环境友好型方法，能够在工厂生产中得到大规模运用。
[0005]技术方案:本发明的用于提高水泥基材料中玻璃纤维耐久性的方法，包括以下步骤:
[0006]I)将胶质芽孢杆菌接种至培养基培养中，制备菌体浓度为16?10 7个/mL的胶质芽孢杆菌浓缩菌液；
[0007]2)将砂和玻璃纤维混合后搅拌3?4min，保持水灰比不变，将占灰水泥质量6%的菌液，灰水泥，水一同加入砂和玻璃纤维的混合物中混合搅拌3?4min后振动成型；
[0008]3)将工件在常温下养护成型24?26h，然后将工件表面浇上一层2?3mm厚的水进行常温湿润养护7d，然后等工件表面的水分完全蒸发后拆模。
[0009]所述的培养基每升含有蔗糖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为7?8。
[0010]所掺入水泥基材料中的玻璃纤维含量为水泥基工件体积的2?4%，所掺入水泥基材料中的菌液含量为灰水泥质量的6?8%。
[0011]所述的玻璃纤维长度为6?8mm，直径为9?13 μ m。
[0012]有益效果:本发明与现有技术相比，具有以下优点:
[0013]1、相比于传统方法诸如使用低碱度水泥来提高水泥基材料中玻璃纤维的耐久性，由于低碱度水泥的价格非常昂贵，所以使用微生物方法更加廉价。微生物可以通过培养基一代一代培养出很多菌液，可以大批量生成。
[0014]2、与已有的传统提高水泥基材料中玻璃纤维耐久性方法相比，微生物方法更加简单，只需要用菌液替代相同质量的水即可，不需要改变水灰比。
[0015]3、微生物提高水泥基材料中玻璃纤维耐久性方法无毒无害，属于环境友好型，不会产生任何对环境有害的废弃物。
[0016]4、微生物提高水泥基材料中玻璃纤维耐久性方法非常高效，仅在水泥基材料中添加占灰水泥质量6%的菌液的效果和在水泥基材料中添加8%左右的偏高岭土效果相当。
【附图说明】
[0017]图1不同菌液添加量对Ca2+浓度变化曲线，
[0018]图2a为在未加入CA菌时所成型工件中测定Ca2+含量的TG-DSC图像。
[0019]图2b为在加入CA菌时所成型工件中测定Ca2+含量的TG-DSC图像。
[0020]图3a为长度为6?8mm，直径为9?13 μ m的玻璃纤维SEM图像。
[0021]图3b为在未加入CA菌时所成型工件中玻璃纤维的SEM图像。
[0022]图3c为在加入CA菌时所成型工件中玻璃纤维的SEM图像。
[0023]图4是本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0024]本发明所用的胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginous)来源于中国工业微生物菌种保藏中心，编号为21698。
[0025]本发明用于提高水泥基材料中玻璃纤维耐久性的方法，方法步骤如下:
[0026](I)获取胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginous)浓缩菌液:将胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginous)接种于灭菌后的培养基溶液，每升培养基含有鹿糖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为7?8，于30?37°C下振荡培养24h，得到含有胶质芽抱杆菌(Bacillus mucilaginous)的菌液，在4°C下经6000?8000rpm高速离心10?15min后，除去上层培养基营养物质后加去离子水，浓缩菌液中所含菌体浓度为16?17个 /mLo
[0027](2)添加菌液含量确定:原理上在水泥基材料中添加越多的菌液，吸附空气中CO2的能力就越强，消耗水泥水化产生的Ca(OH)2就越多，玻璃纤维的耐久性就越强。为探宄最佳菌液添加量，设置了 8组不同菌液添加量对Ca2+浓度影响的实验。分别在水泥基材料中加入占灰水泥质量比分别为1%，2%，4%，6%，8%，10%，12%，14%的菌液，等工件在空气中成型并经湿润养护7d后分别测试各组别中Ca2+浓度。实验结果表明:当菌液添加量小于6%?8%时，随着菌液添加量增加，Ca2+浓度逐渐减小。当菌液添加量大于6%?8%时，Ca2+浓度几乎不变化，同时因为加入一定量菌液后会导致水泥浆流动性有变差的趋势，所以的当菌液添加量大于8%时，水泥成型时的流动性变差，导致成型后的水泥工件强度下降。综合考虑所有因素，将菌液添加量确定在灰水泥的6?8%。不同菌液添加量对Ca2+浓度变化曲线具体见图1。
[0028](3)成型水泥基材料:首先将细砂和短切玻璃纤维混合搅拌3?4min，砂的细度模数为2.1?2.6，平均粒径为0.25?0.35mm，玻璃纤维的长度为6?8mm，直径为9?13 μ m。然后保持水灰比不变，将占灰水泥质量6?8%的菌液，灰水泥，水一同加入砂和玻璃纤维的混合物中混合搅拌3?4min后振动成型，最后将水泥楽体倒入300mmX 300mmX 30mm的模具中自流静置成型24?26h。
[0029](4)工件养护:将工件表面浇上一层2?3mm厚的水进行常温湿润养护7d,然后等工件表面的水分完全蒸发后拆模。试验结果表明，在加入占灰水泥质量6?8%的菌液后，玻璃纤维的耐久性能有了很大提高。
[0030]图2a中在工件中未加入CA菌前的Ca (OH)2含量为14.97%，图2b加入CA菌后Ca (OH)2含量为