[发明专利]一种微生物加固纳米材料混合钙质砂制作方法

说明书

本发明公开了一种微生物加固纳米材料混合钙质砂制作方法，涉及到微生物矿化技术领域，包括以下具体步骤：一、准备钙质砂；二、准备纳米材料；三、材料混合；四、制取砂浆；五、微生物加固；六、养护收尾。本发明通过采用MICP改良液对钙质砂进行微生物加固，增强钙质砂的物理力学性质，并提升其工程性能，结合纳米材料能改善原材料力学性能的优点，利用微生物诱导生成碳酸钙可以得到一种胶结钙质砂岩，固化后的钙质砂样单轴抗压强度可达兆帕级，且力学性能能够保持长期稳定，微生物固化作用不产生毒副产物，微生物固化工程所需的成本较使用水泥、沥青等材料更低。

技术领域

本发明涉及微生物矿化技术领域，特别涉及一种微生物加固纳米材料混合钙质砂制作方法。

背景技术

为了使得钙质砂的地基承载力满足在岛礁建设的实际工程的需求，需要对钙质砂的地基进行加固处理。传统地基加固方法是利用机械能或人造材料对土体进行物理或化学加固，物理加固方法包括强夯地基、换土垫层、设水泥搅拌桩等措施，施工工期长、成本耗费高，且需要场地支持大型机械设备的展开，在很多情况下的应用受到限制。而化学加固方法即向目标岩土体灌注化学浆液，但因灌浆材料大多有强碱性和生物毒性，固化后的岩土体无法生长植被，对环境危害过大。

近年来，纳米材料作为外掺剂添加到需加固的材料中，改善原材料的强度，纳米材料掺入到需加固的材料中，能够作为松散的土颗粒或砂颗粒的核心使其形成致密的网状结构，从而达到改善原材料力学性能的目的，因此，纳米材料在改善原材料力学性能的应用工程中有一定的发展前景。

微生物矿化碳酸钙结晶(Microbial Induced Calcium carbonatePrecipitation,MICP)通过将特定的微生物注射到需要加固的砂土中，将其与微生物所需要的营养物质及周围的有机物结合，生成具有较好胶凝作用的生物水泥，相比化学灌浆材料，具有较好的耐久性且在保证加固强度的基础上使加固后的土体与原砂土相比有相似的孔隙率。由于微生物菌液的粘滞性低，故在灌浆过程中需要的压力较小，这使微生物大规模、远距离的加固砂土成为了可能，同时避免了使用传统灌浆加固方法时造成对土体的扰动影响，由微生物成矿原理已知，碳酸钙生成速率及生成强度可控，不同于水泥加固，微生物加固不需要养护；且这一技术可以直接运用于需要加固的基础设施处，这大大缩短了加固时间。

微生物矿化作用在自然界中广泛存在，某些微生物能够利用自身的生理活动或新陈代谢在体外诱导生成多种矿物，这些结晶产物对岩土体物理力学性质会产生一定的影响，近年来被地质工程学界广泛关注，由于方解石性质较为稳定，具有较好的强度和耐久性，可以很好的固化砂土，因而微生物诱导生成碳酸钙沉积(MICP)一直是微生物岩土技术研究的热点，MICP方法利用一些特定的产脲酶细菌，例如巴氏芽孢八叠球菌，在碱性环境中水解尿素产生CO₃^2-，通过为之提供富含钙离子(Ca²⁺)的营养盐，快速析出具有优异胶结作用的碳酸钙结晶，沉淀填满相邻砂土颗粒之间的孔隙，从而将松散的砂粒团聚成块状固体，该技术成本低、见效快、无污染，最早应用于多孔介质材料的堵漏，随后被推广应用到修复石质材料和水泥基材料的表面裂缝缺陷中，而关于土体加固的研究起步较晚。

因此，发明一种微生物加固纳米材料混合钙质砂制作方法来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微生物加固纳米材料混合钙质砂制作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种微生物加固纳米材料混合钙质砂制作方法，包括以下具体步骤：

一种微生物加固纳米材料混合钙质砂制作方法，包括以下具体步骤：

一、准备钙质砂，将钙质砂过2mm筛，然后置于流水下漂洗，待其原有盐分及可溶性物质洗去后，置于烘箱内烘干待用；

二、准备纳米材料，纳米材料可选择纳米粘土或纳米MgO；