一种纤维改性增强水泥基材料性能的方法及其应用
阅读说明：本技术 一种纤维改性增强水泥基材料性能的方法及其应用 (Method for modifying and enhancing performance of cement-based material by fibers and application thereof ) 是由 王安辉 彭涛 邱刚美 柳彬彬 施发杰 高习航 张德虎 董一博 张艳芳 倪娇娇 于 2021-09-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种纤维改性增强水泥基材料性能的方法及其应用,将醋酸杆菌菌粉、乙醇按照加入去离子水中,置于恒温振荡培养箱中培养获得培养液,将玻璃纤维加入上述培养液中,静置糙化修饰,取出玻璃纤维并干燥；将节杆菌接种至培养基中,恒温振荡培养获得节杆菌培养液,加入高效转化剂,将糙化修饰玻璃纤维加入节杆菌培养液中,喷雾干燥；将水泥、砂、负载节杆菌的玻璃纤维、水制备砂浆试件,并加入钙源,先将试件在常温养护,再将试件在常温水环境养护,之后通过压力机人工制造裂缝,将开裂试件置于水环境中,监测开裂试件裂缝修复效果,结果表明,该方法修复效果好、成本低、工艺简单、操作便捷,有助于提升工程耐久性和服役寿命。(The invention discloses a method for modifying and enhancing the performance of a cement-based material by fibers and application thereof, which comprises the steps of adding acetic acid bacillus powder and ethanol into deionized water, placing the mixture into a constant-temperature shaking incubator for culture to obtain a culture solution, adding glass fibers into the culture solution, standing for roughening and modifying, taking out the glass fibers and drying; inoculating arthrobacterium to a culture medium, carrying out constant-temperature shaking culture to obtain an arthrobacter culture solution, adding a high-efficiency transforming agent, adding roughened modified glass fiber into the arthrobacter culture solution, and carrying out spray drying; the method comprises the steps of preparing a mortar test piece from cement, sand, glass fiber loaded with arthrobacter and water, adding a calcium source, maintaining the test piece at normal temperature in a normal-temperature water environment, manually manufacturing cracks through a press, placing the cracked test piece in the water environment, and monitoring the crack repairing effect of the cracked test piece.)
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体为一种纤维改性增强水泥基材料性能的方法及其应用。
背景技术
水泥基材料是世界土木工程领域不可缺少的、最主要的建设材料，但相对较低的抗拉强度使其在内外因素的作用下不可避免地出现裂缝，裂缝影响了建筑结构的整体性和功能性，为侵蚀性介质进入混凝土内部提供了便利通道，会对工程结构造成不同程度的侵蚀和破坏，致使混凝土性能不断降低，严重影响工程耐久性和服役寿命。针对混凝土裂缝修复，国内外科研工作者开展了大量研究工作。基于粘结剂的裂缝自修复技术是利用液体粘结剂的固化作用来实现裂缝的填补和修复裂缝，通常是将液体粘结剂封装进中空玻璃管、微胶囊等载体内并预埋到混凝土中，当混凝土出现裂缝时，会触发部分玻璃管或微胶囊破裂，液体粘结剂流入到裂缝中，从而填充裂缝并将裂缝断面粘接起来，达到自修复的效果。基于矿物添加剂的裂缝自修复技术是将某些矿物添加剂在拌合过程中以内掺的方式添加到混凝土中，当有水渗入到裂缝中，暴露在裂缝表面未反应的矿物添加剂中的活性组分可以与水或混凝土基体中溶出的离子发生反应，形成的产物可以填充裂缝。基于离子络合剂的裂缝自修复技术是将离子络合剂添加到混凝土中，利用其络合离子的能力促进结晶产物在裂缝中形成，以此来提升裂缝自修复效果。然而，上述方法存在诸多问题，液体粘结剂在水环境中难以硬化、矿物添加剂必须封装避免提前失效、离子络合剂对修复环境要求苛刻，而且这些方法成本较高，往往无法投入工程实际应用。针对传统方法存在的不足，通过纤维耦合自修复功能组分增强水泥基材料性能，大幅提升工程质量和服役寿命，工艺简单、操作便捷、成本低、效果好，具有重要的学术价值和工程意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纤维改性增强水泥基材料性能的方法及其应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
所述方法包括以下步骤：
(1)将醋酸杆菌菌粉、乙醇加入去离子水中，20-35℃下恒温培养24-28h，获得培养液，将玻璃纤维加入上述培养液中，静置糙化修饰12～24小时，取出玻璃纤维并干燥；
(2)将节杆菌接种至培养基中，恒温振荡培养24～48小时，获得节杆菌培养液，加入高效转化剂，将糙化修饰玻璃纤维加入节杆菌培养液中，喷雾干燥；
(3)将水泥、砂、负载节杆菌的玻璃纤维、水制备砂浆试件，并加入钙源，先将试件在25℃养护24～26小时，再将试件在25℃水环境养护6～7天。
作为优化，所述步骤(1)中醋酸杆菌菌粉与去离子水的质量比为(5～10)：100，乙醇与去离子水的质量比为(10～20)：100，玻璃纤维与去离子水的体积比为(10～20)：100。
作为优化，所述步骤(1)中玻璃纤维长度为5～10mm、直径为8～12μm。
作为优化，所述步骤(2)中高效转化剂为氯化锰，添加量为1～5g/L。
作为优化，所述步骤(2)中糙化修饰玻璃纤维与节杆菌培养液的体积比为(10～20)：100。
作为优化，所述步骤(2)中喷雾干燥温度为100～105℃、速度为5～20mL/min、喷嘴直径1～5cm。
作为优化，所述步骤(3)中负载节杆菌的玻璃纤维添加量为试件体积1％～5％，所述钙源为硝酸钙，添加量为水泥的0.5％～2％。
作为优化，将制备的砂浆试件通过压力机人工制造裂缝，将开裂试件置于水环境中，监测开裂试件裂缝修复效果，所述裂缝宽度为0.3～0.5mm。
作为优化，所述步骤(3)中，砂浆试件原料中可以加入复合纤维，所述复合纤维包括：改性碳纤维、改性聚丙烯纤维，所述改性碳纤维、改性聚丙烯纤维质量比为1:1。
作为优化，所述步骤(3)中水泥为磷酸镁水泥，所述磷酸镁水泥所需材料包括，以重量计：氧化镁20-40份、硼砂15-30份、磷酸二氢钾5-10份、硅灰石15-30份。
作为优化，所述纳米二氧化硅所需材料包括，以重量计：水10-20份、乙醇10-20份、正硅酸乙酯1-5份、草酸0.1-0.5份、乙烯基三乙氧基硅烷15-30份。
作为优化，所述改性碳纤维所需材料包括，以重量计：丙酮20-30份、碳纤维10-15份、浓硝酸10-20份、γ―氨丙基三乙氧基硅烷5-10份、乙醇10-20份、改性纳米二氧化硅5-15份，制备方法为：
在水中加入乙醇溶液和正硅酸乙酯，混合均匀后，加入草酸调节溶液pH至2-3，密封静置2-3h，升温至40-60℃，反应10-12h，缓慢加入乙烯基三乙氧基硅烷，反应12-14h，即得改性纳米二氧化硅；
将丙酮加入至碳纤维中，60-80℃下回流10-12h，过滤，使用乙醇和水反复洗涤，烘干后，浸渍于浓硝酸中，升温至50-70℃，反应2-3h后，使用乙醇和水反复洗涤，干燥后，浸渍于γ―氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液中，升温至70-80℃，反应3-4h，乙醇抽提24-30h，干燥后，浸渍于改性纳米二氧化硅中，超声反应2-4h，使用乙醇洗涤，重复6-8次，即得改性碳纤维。
作为优化，所述改性聚丙烯纤维所需材料包括，以重量计：聚丙烯纤维5-10份、高锰酸钾10-15份、丙烯酸10-20份、硫酸5-10份，制备方法为：
将聚丙烯纤维脱去油脂，干燥后，加入高锰酸钾溶液、丙烯酸溶液，使纤维完全浸泡于溶液中，反应0.5-1h后，加入硫酸溶液，反应0.5-1h，升温至70-90℃，加入丙烯酸溶液，反应0.5-1h后，过滤，沸水反应10-20S后，用水洗涤、过滤，重复3-5次后干燥即得改性聚丙烯纤维。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过醋酸杆菌酶化乙醇生成醋酸，醋酸在玻璃纤维表面刻蚀修饰，使玻璃纤维纤维表面粗造化，为负载微生物提供空间，而水泥基材料具有较高碱性环境，糙化修饰玻璃纤维负载微生物，可有效降低高碱环境对微生物的破坏，提升微生物的存活率，玻璃纤维糙化修饰后，不仅为负载微生物提供了空间，而且可大幅改善水泥基材料的力学性能，显著提升工程质量和服役寿命，常规方法是通过酸对玻璃纤维进行粗化，本发明采用生物酶法粗化，更加温和，而且后续负载量会更高。
将改性碳纤维和改性聚丙烯纤维作为增强水泥基材的原料，制备了纳米二氧化硅改性溶液，对碳纤维进行去除表面涂层，再使用硝酸氧化，硅烷偶联剂改性，再将纳米二氧化硅填充进去，硅酸乙酯生成的硅酸分子可在碳纤维表面形成一层纳米二氧化硅膜，且纳米二氧化硅可与水泥发生二次反应，纳米二氧化硅的小颗粒改善了水泥内部的微观孔结构，是水泥更加紧密，提高了水泥基材的抗压强度，采用表面接枝方法对聚丙烯进行表面处理，在纤维表面引入了羧酸基团，且高锰酸钾具有强氧化性，使纤维表面的粗糙程度得到了提高，改性后的聚丙烯纤维增强了水泥基材的耐开裂性能，两种改性纤维可增强水泥基材的界面强度，提高了水泥基材与纤维的粘结性和相容性。
使用磷酸二氢钾、硅灰石和氧化镁制成磷酸镁水泥，磷酸镁水泥相对于硅酸盐水泥来说，强度高，耐磨性好，但凝结速度快，加入硼砂作为缓凝剂来延迟磷酸镁水泥的凝结速度，在磷酸镁水泥中加入硅灰石，硅灰石不会参与化学反应，所以不影响磷酸镁水泥原有产物的生成，但硅灰石填补了在磷酸镁水泥缝隙中，使水泥更加紧密，提高了水泥基材的抗折、抗压强度以及耐高温性。
附图说明
图1为玻璃纤维糙化修饰后负载微生物的效果；
图2为水泥基材料裂缝修复效果。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：所述方法包括以下步骤：
(1)将醋酸杆菌菌粉、乙醇加入去离子水中，醋酸杆菌菌粉与去离子水的质量比为5：100，乙醇与去离子水的质量比为10：100，置于恒温振荡培养箱中培养，恒温温度为35℃，培养时间48小时，获得培养液，将玻璃纤维加入上述培养液中，玻璃纤维长度为5mm、直径为8μm，玻璃纤维与去离子水的体积比为10：100，静置糙化修饰，糙化修饰时间24小时，取出玻璃纤维并干燥；
(2)将节杆菌接种至培养基中，培养基为1000mL去离子水、蛋白胨5g、酵母1g、牛肉浸取物1g，NaCl 5g、MgSO40.4g，恒温振荡培养24小时，获得节杆菌培养液，加入高效转化剂氯化锰、添加量为1g/L，将糙化修饰玻璃纤维加入节杆菌培养液中，糙化修饰玻璃纤维与节杆菌培养液的体积比为10：100，进行喷雾干燥，喷雾干燥温度为100℃、速度为5mL/min，喷嘴直径1cm；
(3)将水泥、砂、负载节杆菌的玻璃纤维、水制备砂浆试件，负载节杆菌的玻璃纤维添加量为试件体积2％，并加入硝酸钙，添加量为水泥的0.5％，先将试件在25℃养护24小时，再将试件在25℃水环境养护6天。
实施例2：所述方法包括以下步骤：
(1)将醋酸杆菌菌粉、乙醇加入去离子水中，醋酸杆菌菌粉与去离子水的质量比为8：100，乙醇与去离子水的质量比为15：100，置于恒温振荡培养箱中培养，恒温温度为35℃，培养时间48小时，获得培养液，将玻璃纤维加入上述培养液中，玻璃纤维长度为8mm、直径为10μm，玻璃纤维与去离子水的体积比为15：100，静置糙化修饰，糙化修饰时间24小时，取出玻璃纤维并干燥；
(2)将节杆菌接种至培养基中，培养基为1000mL去离子水、蛋白胨8g、酵母2g、牛肉浸取物3g，NaCl 5g、MgSO40.5g，恒温振荡培养48小时，获得节杆菌培养液，加入高效转化剂氯化锰、添加量为3g/L，将糙化修饰玻璃纤维加入节杆菌培养液中，糙化修饰玻璃纤维与节杆菌培养液的体积比为15：100，进行喷雾干燥，喷雾干燥温度为102℃、速度为10mL/min、喷嘴直径3cm；
(3)将水泥、砂、负载节杆菌的玻璃纤维、水制备砂浆试件，负载节杆菌的玻璃纤维添加量为试件体积3％，并加入硝酸钙，添加量为水泥的1％，先将试件在25℃养护25小时，再将试件在25℃水环境养护7天。
实施例3：所述方法包括以下步骤：
(1)将醋酸杆菌菌粉、乙醇加入去离子水中，醋酸杆菌菌粉与去离子水的质量比为10：100，乙醇与去离子水的质量比为20：100，置于恒温振荡培养箱中培养，恒温温度为35℃，培养时间48小时，获得培养液，将玻璃纤维加入上述培养液中，玻璃纤维长度为10mm、直径为12μm，玻璃纤维与去离子水的体积比为20：100，静置糙化修饰，糙化修饰时间24小时，取出玻璃纤维并干燥；
(2)将节杆菌接种至培养基中，培养基为1000mL去离子水、蛋白胨10g、酵母3g、牛肉浸取物5g，NaCl 6g、MgSO40.5g，恒温振荡培养48小时，获得节杆菌培养液，加入高效转化剂氯化锰、添加量为5g/L，将糙化修饰玻璃纤维加入节杆菌培养液中，糙化修饰玻璃纤维与节杆菌培养液的体积比为20：100，进行喷雾干燥，喷雾干燥温度为105℃、速度为20mL/min、喷嘴直径5cm；
(3)将水泥、砂、负载节杆菌的玻璃纤维、水制备砂浆试件，负载节杆菌的玻璃纤维添加量为试件体积5％，并加入硝酸钙，添加量为水泥的2％，先将试件在25℃养护26小时，再将试件在25℃水环境养护7天。
其中，实施例1为案例1，实施例2为案例2，实施例3为案例3。
实施例4：所述方法包括以下步骤：
(1)将醋酸杆菌菌粉、乙醇加入去离子水中，醋酸杆菌菌粉与去离子水的质量比为5：100，乙醇与去离子水的质量比为10：100，置于恒温振荡培养箱中培养，恒温温度为35℃，培养时间48小时，获得培养液，将玻璃纤维加入上述培养液中，玻璃纤维长度为5mm、直径为8μm，玻璃纤维与去离子水的体积比为10：100，静置糙化修饰，糙化修饰时间24小时，取出玻璃纤维并干燥；
(2)将节杆菌接种至培养基中，培养基为1000mL去离子水、蛋白胨5g、酵母1g、牛肉浸取物1g，NaCl 5g、MgSO40.4g，恒温振荡培养24小时，获得节杆菌培养液，加入高效转化剂氯化锰、添加量为1g/L，将糙化修饰玻璃纤维加入节杆菌培养液中，糙化修饰玻璃纤维与节杆菌培养液的体积比为10：100，进行喷雾干燥，喷雾干燥温度为100℃、速度为5mL/min，喷嘴直径1cm；
(3)将水泥、砂、负载节杆菌的玻璃纤维、水制备砂浆试件，负载节杆菌的玻璃纤维添加量为试件体积2％，并加入硝酸钙，添加量为水泥的0.5％，先将试件在25℃养护24小时，再将试件在25℃水环境养护6天。
所述步骤(3)中，砂浆试件原料中可以加入复合纤维，所述复合纤维包括：改性碳纤维、改性聚丙烯纤维，所述改性碳纤维、改性聚丙烯纤维质量比为1:1。
所述改性碳纤维制备方法为：
在10份水中加入10份乙醇溶液和1份正硅酸乙酯，混合均匀后，加入0.1份草酸调节溶液pH至2，密封静置2h，升温至40℃，反应10h，缓慢加入15份乙烯基三乙氧基硅烷，反应12h，即得改性纳米二氧化硅；
将20份丙酮加入至10份碳纤维中，60-80℃下回流10h，过滤，使用乙醇和水反复洗涤，烘干后，浸渍于10份浓硝酸中，升温至50℃，反应2h后，使用乙醇和水反复洗涤，干燥后，浸渍于5份γ―氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液中，升温至70℃，反应3h，10份乙醇抽提24h，干燥后，浸渍于5份改性纳米二氧化硅中，超声反应2h，使用乙醇洗涤，重复6次，即得改性碳纤维。
将5份聚丙烯纤维脱去油脂，干燥后，加入10份高锰酸钾溶液、3份丙烯酸溶液，使纤维完全浸泡于溶液中，反应0.5h后，加入5份硫酸溶液，反应0.5h，升温至70℃，再加入7份丙烯酸溶液，反应0.5h后，过滤，沸水反应10S后，用水洗涤、过滤，重复3次后干燥即得改性聚丙烯纤维。
所述步骤(3)中水泥为磷酸镁水泥，制备方法为：将5份磷酸二氢钾、15份硅灰石和15份硼砂搅拌1min，搅拌过程中缓慢加入20份水，混合均匀，再加入20份氧化镁和20份水，混合均匀。
实施例5：所述方法包括以下步骤：
(1)将醋酸杆菌菌粉、乙醇加入去离子水中，醋酸杆菌菌粉与去离子水的质量比为8：100，乙醇与去离子水的质量比为15：100，置于恒温振荡培养箱中培养，恒温温度为35℃，培养时间48小时，获得培养液，将玻璃纤维加入上述培养液中，玻璃纤维长度为8mm、直径为10μm，玻璃纤维与去离子水的体积比为15：100，静置糙化修饰，糙化修饰时间24小时，取出玻璃纤维并干燥；
(2)将节杆菌接种至培养基中，培养基为1000mL去离子水、蛋白胨8g、酵母2g、牛肉浸取物3g，NaCl 5g、MgSO40.5g，恒温振荡培养48小时，获得节杆菌培养液，加入高效转化剂氯化锰、添加量为3g/L，将糙化修饰玻璃纤维加入节杆菌培养液中，糙化修饰玻璃纤维与节杆菌培养液的体积比为15：100，进行喷雾干燥，喷雾干燥温度为102℃、速度为10mL/min、喷嘴直径3cm；
(3)将水泥、砂、负载节杆菌的玻璃纤维、水制备砂浆试件，负载节杆菌的玻璃纤维添加量为试件体积3％，并加入硝酸钙，添加量为水泥的1％，先将试件在25℃养护25小时，再将试件在25℃水环境养护7天。
所述步骤(3)中，砂浆试件原料中可以加入复合纤维，所述复合纤维包括：改性碳纤维、改性聚丙烯纤维，所述改性碳纤维、改性聚丙烯纤维质量比为1:1。
所述改性碳纤维制备方法为：
在13份水中加入14份乙醇溶液和2份正硅酸乙酯，混合均匀后，加入0.2份草酸调节溶液pH至2.5，密封静置2.5h，升温至45℃，反应11h，缓慢加入20份乙烯基三乙氧基硅烷，反应13h，即得改性纳米二氧化硅；
将25份丙酮加入至12份碳纤维中，70℃下回流11h，过滤，使用乙醇和水反复洗涤，烘干后，浸渍于13份浓硝酸中，升温至60℃，反应2.3h后，使用乙醇和水反复洗涤，干燥后，浸渍于6份γ―氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液中，升温至75℃，反应3.3h，乙醇抽提25h，干燥后，浸渍于10份改性纳米二氧化硅中，超声反应2.5h，使用15份乙醇洗涤，重复7次，即得改性碳纤维。
所述改性聚丙烯纤维制备方法为：
将6份聚丙烯纤维脱去油脂，干燥后，加入12份高锰酸钾溶液、5份丙烯酸溶液，使纤维完全浸泡于溶液中，反应0.8h后，加入6份硫酸溶液，反应0.8h，升温至75℃，再加入10份丙烯酸溶液，反应0.8h后，过滤，沸水反应15S后，用水洗涤、过滤，重复4次后干燥即得改性聚丙烯纤维。
所述步骤(3)中水泥为磷酸镁水泥，制备方法为：将6份磷酸二氢钾、20份硅灰石和20份硼砂搅拌2min，搅拌过程中缓慢加入总水量30份水，混合均匀，再加入30份氧化镁和20份水，混合均匀。
实施例6：所述方法包括以下步骤：
(1)将醋酸杆菌菌粉、乙醇加入去离子水中，醋酸杆菌菌粉与去离子水的质量比为10：100，乙醇与去离子水的质量比为20：100，置于恒温振荡培养箱中培养，恒温温度为35℃，培养时间48小时，获得培养液，将玻璃纤维加入上述培养液中，玻璃纤维长度为10mm、直径为12μm，玻璃纤维与去离子水的体积比为20：100，静置糙化修饰，糙化修饰时间24小时，取出玻璃纤维并干燥；
(2)将节杆菌接种至培养基中，培养基为1000mL去离子水、蛋白胨10g、酵母3g、牛肉浸取物5g，NaCl 6g、MgSO40.5g，恒温振荡培养48小时，获得节杆菌培养液，加入高效转化剂氯化锰、添加量为5g/L，将糙化修饰玻璃纤维加入节杆菌培养液中，糙化修饰玻璃纤维与节杆菌培养液的体积比为20：100，进行喷雾干燥，喷雾干燥温度为105℃、速度为20mL/min、喷嘴直径5cm；
(3)将水泥、砂、负载节杆菌的玻璃纤维、水制备砂浆试件，负载节杆菌的玻璃纤维添加量为试件体积5％，并加入硝酸钙，添加量为水泥的2％，先将试件在25℃养护26小时，再将试件在25℃水环境养护7天。
所述步骤(3)中，砂浆试件原料中可以加入复合纤维，所述复合纤维包括：改性碳纤维、改性聚丙烯纤维，所述改性碳纤维、改性聚丙烯纤维质量比为1:1。
所述改性碳纤维制备方法为：
在30份水中加入20份乙醇溶液和5份正硅酸乙酯，混合均匀后，加入0.5份草酸调节溶液pH至3，密封静置3h，升温至60℃，反应12h，缓慢加入30份乙烯基三乙氧基硅烷，反应14h，即得改性纳米二氧化硅；
将30份丙酮加入至15份碳纤维中，80℃下回流12h，过滤，使用乙醇和水反复洗涤，烘干后，浸渍于20份浓硝酸中，升温至70℃，反应3h后，使用乙醇和水反复洗涤，干燥后，浸渍于10份γ―氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液中，升温至80℃，反应4h，乙醇抽提30h，干燥后，浸渍于15份改性纳米二氧化硅中，超声反应4h，使用乙醇洗涤，重复8次，即得改性碳纤维。
所述改性聚丙烯纤维制备方法为：
将10份聚丙烯纤维脱去油脂，干燥后，加入15份高锰酸钾溶液、8份丙烯酸溶液，使纤维完全浸泡于溶液中，反应1h后，加入10份硫酸溶液，反应1h，升温至90℃，再加入12份丙烯酸溶液，反应1h后，过滤，沸水反应20S后，用水洗涤、过滤，重复5次后干燥即得改性聚丙烯纤维。
所述步骤(3)中水泥为磷酸镁水泥，制备方法为：将10份磷酸二氢钾、30份硅灰石和30份硼砂搅拌3min，搅拌过程中缓慢40份水，混合均匀，再加入40份氧化镁和20份水，混合均匀。
对比例：
对比例1：与实施例5做对比，原料中仅对碳纤维进行改性，方法与本文相同。
对比例2：与实施例5做对比，原料中仅对聚丙烯纤维改性，方法与本文相同。
实验数据：
28天抗折强度、28天抗压强度：按GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》实验；
负载率：将纤维放入到微生物菌粉中，微生物菌粉会进入到糙化的孔隙中，过筛后，称取纤维重量，
式中，X：过筛前的纤维重量；X1：过筛后的纤维重量；
修复率：(1)裂缝制作：采用压力机压水泥基试件，待出现微裂缝后停止；采用0.25、0.50、0.75、1.00mm，1.50、2.00mm的钢针，通过锤击的方式压入微裂缝中，制备与钢针直径相同尺寸的裂缝；
(2)将裂缝试件置于水中养护，温度为20±5℃，获得试件修复前后垂直于裂缝表面拍摄的数码照片，对裂缝图像进行处理以获得裂缝二值化图像。计算得到开裂试件修复前后裂缝图像所包含的像素点个数，即裂缝不同修复龄期的面积，
式中A0为初始裂缝像素点个数，At为修复t时间后裂缝像素点个数。
结论：根据实施例1至实施例6制备的纤维改性水泥基增强材料具有抗折、抗压强度以及耐磨性，该方法具有修复效果好、成本低、工艺简单、操作便捷，有助于提升工程耐久性和服役寿命。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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