一种利用复合微生物矿化制备建材的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用复合微生物矿化制备建材的方法，包括将具有产酸功能的微生物菌种和矿化沉积功能的微生物菌种进行培养，得到微生物添加剂；将微生物添加剂、矿物粉体和水进行混合，搅拌均匀，得到复合微生物浆料；将复合微生物浆料进行固化成型，得到复合微生物建筑材料制品。本发明专利技术充分利用工业固废、废弃混凝土及水泥等物料中的钙镁矿物利用率，形成更多稳定性碳酸盐矿化，并提升物相矿化强度，提高了携复合微生物的建筑材料制品强度和体积稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种利用复合微生物矿化制备建材的方法
本专利技术涉及一种建筑材料的制备方法，特别是涉及一种利用微生物矿化制备建材的方法。
技术介绍
随着工业化进程加速推进，基础设施建设步伐不断加快，工业生产与建筑拆建过程会产生大量的固体废弃物，包括工业废渣和废弃混凝土等。而这些固废如不采取合理的方式进行综合利用，必然会造成诸多危害，如占用土地、河流淤塞、破坏生态、环境污染、资源浪费等。而将固体废弃物作为建筑材料利用的消纳能力巨大，是减小环境污染，缓解资源短缺，变废为宝开展资源化利用的重要方式。但存在利用效率低，建筑材料制品体积稳定性差的问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种利用复合微生物矿化制备建材的方法，可以提高矿物利用率和实现再矿化。技术方案：本专利技术的复合微生物矿化制备建材的方法，包括如下步骤：(1)将具有产酸功能的微生物菌种和矿化沉积功能的微生物菌种进行培养，分别得到微生物添加剂A和微生物添加剂B；其中，在微生物添加剂A、微生物添加剂B制备中所选用的培养基配方，可以依据产酸微生物和矿化微生物不同而进行适当调整。(2)将微生物添加剂A、微生物添加剂B、矿物粉体和水进行混合，搅拌均匀，得到复合微生物浆料，即钙镁矿物离子高溶出效率与具有再矿化功能的携复合物微生物粉体浆料；(3)将复合微生物浆料进行固化成型，养护得到复合微生物建筑材料制品。本专利技术的复合微生物加入含钙镁矿物的细粉后，会加速该体系中钙镁矿物离子溶出，同时促进稳定碳酸盐矿物及活性矿物生成，提高物相矿化强度，得到复合微生物建材制品性能和体积稳定性都有明显提高。其中，具有产酸功能的微生物菌种指能分解糖类底物具有产酸特性的菌，如能产生乙酸、丙酸、丁酸、乳酸等；其包括醋酸菌、乳酸菌、嗜酸乳杆菌或酵母菌等，微生物添加剂A可由一种或多种产酸菌培养得到；底物糖类物质可为蔗糖、葡萄糖、麦芽糖等。具有矿化沉积功能的微生物菌种是指能够产脲酶或碳酸酐酶的菌，如芽孢杆菌，芽孢杆菌包括巴氏芽孢杆菌、球形芽孢杆菌，嗜碱芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、腊样芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、巴氏芽孢八叠球菌、耐岩芽孢杆菌等。微生物添加剂B可由一种或多种具有矿化沉积功能的微生物菌种培养得到。矿物粉体一般采用含有钙镁矿物的粉体，如含钙矿物、含镁矿物或同时含钙镁的矿物；含钙镁矿物的粉体为氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、死烧氧化镁、氢氧化镁、碳酸镁、硅酸盐矿物等，工业废渣如钢渣、高炉矿渣、尾矿渣、烧结法赤泥等，再生砂粉和再生混凝土等固体颗粒经过破碎加工成粒径小于150μm的粉体，以及通用硅酸盐水泥等。进一步地，具有产酸功能的微生物菌种为醋酸菌、乳酸菌、嗜酸乳杆菌、酵母菌中的至少一种；优选地，具有分解糖类产酸特性的微生物菌种为醋酸菌。进一步地，具有矿化沉积功能的微生物菌种为胶质芽孢杆菌、巴氏芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、嗜碱芽孢杆菌中的至少一种。优选地，具有矿化沉积功能的微生物菌种为胶质芽孢杆菌或高产脲酶的巴氏芽孢杆菌。进一步地，含钙镁矿物的粉体为单矿物、工业废渣、再生砂粉、再生混凝土和通用硅酸盐水泥中的至少一种；其中，单矿物如氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、死烧氧化镁、氢氧化镁、碳酸镁、硅酸盐矿物等；工业废渣如钢渣、高炉矿渣、尾矿渣、烧结法赤泥等，再生砂粉和再生混凝土等固体颗粒经过破碎加工成粒径小于100μm的粉体，以及通用硅酸盐水泥等。优选地，粉体采用含钙镁矿物的细粉，其包括氧化钙、死烧氧化镁、硅酸盐矿物、钢渣、矿渣、赤泥或再生混凝土经破碎加工粒径小于100μm的粉体以及普通硅酸盐水泥。优选地，粉体、微生物添加剂A、微生物添加剂B、水这四者的质量比为1∶0.01～0.1∶0.01～0.05∶0.1～0.3。其中，具有产酸功能的微生物菌种的培养方法包括：将产酸菌接种于灭菌的液体培养基进行培养，加入有机糖物质作为底物进行培养，培养完成后待菌液pH降低至3～6即可。矿化沉积功能的微生物菌种的培养方法包括：利用灭菌的液体培养基对芽孢杆菌进行培养，制备成菌体浓度为107～109cells/mL的浓缩菌液，再将菌液制备成菌粉。复合微生物浆料进行固化成型包括：将浆料倒入模具中振捣成型，硬化后脱模，标准养护48hour后，将试件进行自然养护或置于养护箱中，在相对湿度为60±5％RH，体积分数为50％～95％CO2压力为0.1～0.3MPa力下养护2～12hour，即得。进一步地，制备方法包括如下步骤：(1)将产酸菌利用灭菌的液体培养基进行接种，再加入有机糖物质作为底物进行培养，之后将其置于摇床内，在10～40℃，50～200r/min下恒温培养6～48hour，待菌液pH降低至3～6作为微生物添加剂A，备用；(2)再将矿化沉积功能的微生物菌种(如芽孢杆菌)接种于灭菌的液体培养基溶液，并置于摇床内，在10～40℃，50～200r/min下恒温培养12～60hour，得到含有微生物菌液，在10～40℃经2000～5000r/min离心10～20min后，除去上层物质后加入去离子水，制备菌体浓度为107～109cells/mL浓缩菌液B，再利用喷雾干燥机将菌液制备成粉，记为微生物添加剂B，备用；将浓缩菌液制备成菌粉，使得菌粉中微生物大多以芽孢形式存在，存活时间长，而且方便保存使用。(3)将微生物B组分按细粉质量比1％～5％外掺加入含钙镁矿物的细粉中进行干料混合搅拌均匀，再将A组分按细粉质量比1％～10％与水混合后，加入混合干料中搅拌均匀，得到复合微生物浆料。即细粉、微生物A、微生物B、水按质量比1∶0.01～0.1∶0.01～0.05∶0.1～0.3混合搅拌均匀；(4)步骤(3)的浆料可作为携复合微生物胶凝材料，用于制备净浆、砂浆或混凝土，将浆料倒入模具中振捣成型；(5)成型后于60±5％RH，20±2℃环境养护24hour脱模，再于95±5％RH，20±2℃标准养护48hour后，将试件进行自然养护或置于养护箱中，在相对湿度为60±5％RH，体积分数为50％～95％CO2压力为0.1～0.3MPa力下养护2～12hour，即可得到复合微生物建筑材料制品。专利技术原理：本专利技术采用将复合微生物加入到含钙镁矿物的细粉中的方法，可以加速物相离子溶出，提高钙镁矿物的利用率，并通过微生物的矿化作用可形成稳定的碳酸盐矿化产物，提升物相矿化强度，同时也促进了引起膨胀的游离氧化物组分加速溶解和转化，提高了复合微生物建筑材料制品的体积稳定性和强度。并通过选取特定的微生物菌种，结合相应的浆料掺比，以及养护条件，实现达到性能最优的复合微生物建筑材料制品。本专利技术的两个关键技术环节分别为微生物的类型及浆料掺合比例，两者相辅相成。本专利技术的技术难点在于现有技术中多通过微生物诱导矿化的作用实现建材制品的良好性能，然而，其对于钙镁矿物相离子溶出和矿物利用效率并没有提高效果，固废的矿物相利用率并不高，并且适用性较低，并不适用于水中溶解度低的矿物如氢氧化钙、氢氧化镁、碳酸盐矿物等。此外，要保证固废作建筑材料制品时体积稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用复合微生物矿化制备建材的方法，其特征在于包括如下步骤：/n(1)将具有产酸功能的微生物菌种和矿化沉积功能的微生物菌种进行培养，分别得到微生物添加剂A和微生物添加剂B；/n(2)将微生物添加剂A、微生物添加剂B、矿物粉体和水进行混合，搅拌均匀，得到复合微生物浆料；/n(3)将复合微生物浆料进行固化成型，得到复合微生物建筑材料制品。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用复合微生物矿化制备建材的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将具有产酸功能的微生物菌种和矿化沉积功能的微生物菌种进行培养，分别得到微生物添加剂A和微生物添加剂B；
(2)将微生物添加剂A、微生物添加剂B、矿物粉体和水进行混合，搅拌均匀，得到复合微生物浆料；
(3)将复合微生物浆料进行固化成型，得到复合微生物建筑材料制品。


2.根据权利要求1所述的利用复合微生物矿化制备建材的方法，其特征在于：具有产酸功能的微生物菌种为醋酸菌、乳酸菌、嗜酸乳杆菌、酵母菌中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的复合微生物矿化制备建材的方法，其特征在于：矿化沉积功能的微生物菌种为胶质芽孢杆菌、巴氏芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、嗜碱芽孢杆菌中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的复合微生物矿化制备建材的方法，其特征在于步骤(2)中，粉体、微生物添加剂A、微生物添加剂B、水的质量比为1∶0.01～0.1∶0.01～0.05∶0.1～0.3。


5.根据权利要求1所述的复合微生物矿化制备建材的方法，其特征在于：所述粉体为氧化钙、氢氧化钙、...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱春香，张霄，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32