利用微生物菌株处治水泥路面脱空的压浆材料及处理方法技术

本发明专利技术涉及利用微生物菌株处治水泥路面脱空的压浆材料及处理方法，压浆材料配方具体为：10‑20份微生物菌株，15‑30份营养液，1‑10份凝固剂，30‑70份砂，10‑30份水；处理时，将压浆材料制备好后，压入路面脱空处即可。与现有技术相比，本发明专利技术利用微生物菌株矿化产生碳酸钙作为胶凝材料与砂胶结，可用于路面脱空处治，是一种施工简便、环保节能、绿色无污染的新型路面修补材料。

Using Microbial Strains to Treat Cement Pavement Void Grouting Material and Treatment Method

【技术实现步骤摘要】
利用微生物菌株处治水泥路面脱空的压浆材料及处理方法
本专利技术属于水泥混凝土路面维修养护
，涉及一种利用微生物菌株处治水泥路面脱空的压浆材料及处理方法。
技术介绍
作为土木工程中大宗建筑材料，水泥被广泛应用于修建水泥混凝土道路，然而随着服役时间的累积，水泥路面易出现面板脱空现象，严重影响行车舒适性，若不及时对其进行修复，将大幅降低水泥道路服役质量与使用寿命。目前关于解决道路面板脱空的方法主要为将水泥、砂、矿物掺合料、外加剂、水等按一定比例制备出传统的水泥基压浆材料，并采用压浆机进行压浆灌浆。如中国专利ZL201610974107.5公开一种水泥基压浆处治材料，由以下组分组成：水泥39.4～45.9重量份；粉煤灰26.0～33.9重量份；水20.1～25.7重量份；硫酸钠0.4～0.8重量份；三乙醇胺0.02～0.03重量份；膨胀珍珠岩4.0～5.0重量份；聚羧酸减水剂0.12～0.26重量份；分散助剂0.01～0.05重量份。然而此类方法存在一些缺陷，首先水泥与矿物掺合料属于高耗能制品，会极大消耗不可再生能源，生产过程还会造成环境的严重污染。其次，传统的水泥砂浆压浆材料易在压浆设备内部凝固，不易清洗干净，会对设备的使用性能与寿命造成影响。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用微生物菌株处治水泥路面脱空的压浆材料及处理方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：本专利技术的技术方案之一在于提供一种利用微生物菌株处治水泥路面脱空的压浆材料，包括以下重量份数的组分：10-20份微生物菌株，15-30份营养液，1-10份凝固剂，30-70份砂，10-30份水。进一步的，所述的微生物菌株为巴氏芽孢八叠球菌。进一步的，所述的微生物菌株包括蜡状芽孢杆菌、赖氨酸芽孢杆菌和微杆菌中的一种或几种。进一步的，所述营养液中的溶质包括尿素、磷酸二氢钾、蛋白胨、乙酸钙、葡萄糖、酵母、氯化铵、氯化钠或硫酸镁中的一种或几种，各溶质的浓度为0.1-2mol/L。进一步的，所述凝固剂包括琼脂、黄原胶或卡拉胶中的一种或几种。其中，优选的，琼脂的密度为5～25g/L，黄原胶的密度为5～20g/L，卡拉胶的密度为5～10g/L。进一步的，所述砂的细度模数为2.2-1.6。本专利技术的技术方案之二在于提供了一种利用微生物菌株处治水泥路面脱空的处理方法，具体包括以下步骤：(1)取微生物菌株置于营养液中培养，调节pH值至7.0～8.5之间并维持；(2)将步骤(1)中培养好的菌液与凝固剂、水混合均匀：(3)再将步骤(2)中制得的混合液与砂混合搅拌，得到微生物基压浆材料；(4)最后，将步骤(3)制得的微生物基压浆材料压入路面脱空处，直至微生物基压浆材料溢出为止，即完成。进一步的，步骤(2)中，混合处理过程为：在常温下以100～300rpm的搅拌速度搅拌1～3min。进一步的，步骤(3)中，搅拌速度为100～500rpm，搅拌时间控制在2～5min。进一步的，步骤(4)中，压入微生物基压浆材料的压力为0.5～3MPa。本专利技术制备的压浆材料利用脲霉活性较高的微生物菌株矿化产生的碳酸钙作为胶凝材料与砂胶结，通过在培养液中加入不同种类的营养液增加胶凝材料产物的沉积量，并通过凝固剂初步快速将砂固结，使得压浆材料整体得到较好的固结效果，提高压浆材料胶结强度。此外，传统的压浆材料通常采用水泥基胶凝材料作为压浆材料，而水泥基材料在使用过程中会出现快速凝固的现象，从而会在压浆设备内部凝结而不易被清洗，会严重影响设备的使用效果与使用寿命。而本专利技术所用的微生物、营养液、份凝固剂和砂等材料虽然具有胶结效果，但不会出现像水泥基胶凝材料在压浆机内快速凝固而导致内部难以清洗的问题，使用完后仅需用水直接冲洗便能清洗干净。本专利技术是一种施工简便、环保节能、绿色无污染的新型路面修补材料，同时还针对路面脱空问题提出了一种新的微生物处理方法。此外，本专利技术相比一般仅采用微生物菌株+培养液+砂制备压浆材料的技术而言，进一步本专利技术中改进并细化了采用巴氏芽孢八叠球菌、蜡状芽孢杆菌、赖氨酸芽孢杆菌、微杆菌等微生物菌株作为胶结物质来源，胶结物质可为其中的一种或多种，胶结物质来源丰富且均可矿化产生胶结物质。同时，本专利技术营养液中的溶质包括尿素、磷酸二氢钾、蛋白胨、乙酸钙、葡萄糖、酵母、氯化铵、氯化钠或硫酸镁中的一种或几种，可为不同菌种提供矿化作用所需的营养成分。此外，本专利技术还包括凝固剂，所述凝固剂包括琼脂、黄原胶、卡拉胶中的一种或几种，将凝固剂加入混合物中，不仅能为微生物提供一定的营养成分，还能将砂颗粒预先进行简单的固结成型，不至于使得微生物砂浆流动性太大而使微生物溶液与砂颗粒分离最终影响灌浆效果，进而可提高微生物的矿化效果。通过将不同的微生物菌种、培养液、凝固剂与砂进行混合，可制得浆体流动性与微生物矿化效果均较好的微生物压浆材料。本专利技术通过优化了压浆材料配方中各组分的种类与添加量，配制出一种新型微生物基压浆材料，通过各组分之间的协同增效作用，平衡了微生物菌株与营养液之间的供需关系，可得到既满足规范要求又具有不同强度的压浆材料。若微生物菌株等组分的添加量过高，则营养液中的营养组分不能充分满足微生物的矿化作用需求，不仅会造成微生物菌株数过多而浪费，还会导致实际成本增加。当微生物菌株等组分的添加量过低时，则培养液中的营养组分会出现过剩的现象而出现浪费。而本专利技术通过对各组分的添加量等均进行限定，极好地解决了微生物与营养液之间的需求平衡关系。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术利用微生物菌株矿化作用产生碳酸钙作为胶结材料，完全取代传统的水泥基胶凝材料，能显著减少因为生产水泥而消耗的不可再生化石燃料以及降低环境污染问题，对建设环境友好型与资源节约型社会具有重要意义。(2)本专利技术能随时调节压浆材料的流动性能，压浆过程中可避免出现使用水泥基压浆材料堵管的情况，操作简便，凝结速度快，能满足强度要求。(3)采用本专利技术压浆材料在压浆结束后，用清水能快速冲洗清洁，避免传统水泥基材料因灌浆时间太长而可能在压浆设备内凝固，导致出现难以清洗的问题而影响设备的再次使用。(4)本专利技术提供了一种新的环保节能无污染的解决水泥路面脱空方法，不仅可用于路面脱空处治，还能用于路面结构裂缝处修复，为水泥路面的养护与修补提供了新的思路与方法。附图说明图1为本专利技术处治水泥路面脱空处的示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。以下各实施例中所用的原料：巴氏芽孢八叠球菌来源于美国菌种保藏中心，编号为ATTC11859；蜡状芽孢杆菌采用广东环凯微生物科技有限公司的CMCC(B)63303菌种；赖氨酸芽孢杆菌采用美国MicroBioLogicsATCC4525菌种；微杆菌采用北京豫维科技有限公司B-36菌种。微生物菌株在掺入制备压浆材料前，先使用0.2～1.2mol/L的Na(OH)2溶液将培养基pH值调整为7.0～8.0，将10～20份的巴氏芽孢八叠球菌等微生物菌株接种至调整后的培养基中，然后放入振荡培养箱(33～40℃，160～180r/min)中进行培养，培养24h本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用微生物菌株处治水泥路面脱空的压浆材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：10‑20份微生物菌株，15‑30份营养液，1‑10份凝固剂，30‑70份砂，10‑30份水。

【技术特征摘要】
1.一种利用微生物菌株处治水泥路面脱空的压浆材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：10-20份微生物菌株，15-30份营养液，1-10份凝固剂，30-70份砂，10-30份水。2.根据权利要求1所述的一种利用微生物菌株处治水泥路面脱空的压浆材料，其特征在于，所述的微生物菌株为巴氏芽孢八叠球菌。3.根据权利要求1或2所述的一种利用微生物菌株处治水泥路面脱空的压浆材料，其特征在于，所述的微生物菌株包括蜡状芽孢杆菌、赖氨酸芽孢杆菌和微杆菌中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的一种利用微生物菌株处治水泥路面脱空的压浆材料，其特征在于，所述营养液中的溶质包括尿素、磷酸二氢钾、蛋白胨、乙酸钙、葡萄糖、酵母、氯化铵、氯化钠或硫酸镁中的一种或几种，各溶质的浓度为0.1-2mol/L。5.根据权利要求1所述的一种利用微生物菌株处治水泥路面脱空的压浆材料，其特征在于，所述凝固剂包括琼脂、黄原胶或卡拉胶中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的一种利用微生物菌株处治水泥路面脱空的压浆材料，其特征在于，所述砂的细度模数...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋正武，何倍，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31