一种有机物联合植物脲酶加固土体的方法技术

本发明专利技术提供了一种有机物联合植物脲酶加固土体的方法，包括以下步骤：一：大豆脲酶的提取；二：将有机物如糯米粉、红糖或脱脂奶粉按比例掺加至大豆脲酶溶液内；三：将有机物脲酶混合液、胶结液按一定比例依次注入土体；该方法将有机物引入EICP(脲酶诱导碳酸钙沉积)技术，为碳酸钙沉积提供成核点位，使钙离子被集中吸附于有机物所提供的阴离子集团上，以成核点位聚集形成大颗粒碳酸钙晶体；影响矿物晶体生长习性，改善矿物形貌结构，大幅提升加固土体强度；保护脲酶活性，少量提升高浓度下的碳酸钙沉积效率。本发明专利技术公开的方法高效经济，工艺便捷，环境友好，便于推广，适合大规模处理。

【技术实现步骤摘要】
一种有机物联合植物脲酶加固土体的方法
本专利技术属于地基处理、岩土工程加固
，具体涉及一种有机物联合植物脲酶加固土体的方法。
技术介绍
MICP（微生物诱导碳酸钙沉积）因其环境友好、能耗低等优点，近年来成为一种新型的土体加固技术。然而，受产脲酶菌尺寸及好氧性影响，MICP处理土体的类型和深度均受一定程度的限制；且微生物培养步骤复杂、不易控制，尚存在副产物二次污染问题。研究人员发现脲酶不仅可由微生物分泌得到，还可从低廉的植物中提取，进而又提出一种直接用脲酶诱导碳酸钙沉积（EICP）的技术。与微生物分泌的脲酶相比，植物脲酶尺寸为纳米级，水溶性较好，呈游离态，可降解。因而，EICP技术更适于加固细小颗粒土体，且能进一步减小对环境带来的影响。但由于植物脲酶为游离状态，较MICP技术缺乏成核位点，影响碳酸钙的沉积，导致EICP加固土体的整体效果偏差。
技术实现思路
本专利技术提出了一种有机物联合植物脲酶加固土体的方法，通过掺入一定浓度有机物于大豆脲酶溶液内，使得钙离子被吸附于有机物提供的阴离子基团上，有利于碳酸钙晶体聚集成团；有机物中的有机基质引导碳酸钙晶体的形成，改善了晶体形态；一定程度上保护了高浓度胶结液下脲酶的活性，增强了大豆脲酶诱导碳酸钙生成沉淀（EICP）的过程，较大程度上提升了加固土体的强度。本专利技术公开的方法效果好、成本低、工艺便捷且环保。实现本专利技术的技术方案是：一种有机物联合植物脲酶加固土体的方法，步骤如下：（1）从大豆中提取脲酶，制备大豆脲酶溶液；（2）将有机物加入到步骤（1）制备的大豆脲酶溶液中，搅拌均匀后得到有机物脲酶混合液，将有机物脲酶混合液、胶结液按一定比例依次注入待加固土体。所述步骤（1）中大豆脲酶溶液的提取方法如下：（a）将大豆放入烘箱中烘烤，破碎机粉碎后过筛制得豆粉；（b）将豆粉和去离子水按100g/L质量浓度混合制得豆液，把豆液以电磁搅拌加热至50℃，离心、过滤去除豆渣，过滤后的溶液在冰箱静置8~12h，取得上清液即为大豆脲酶溶液。步骤（a）中烘烤温度为40℃，时间为6h，步骤（b）中以3500r/min转速离心30min。所述步骤（2）中有机物为糯米粉、红糖或脱脂奶粉中的任意一种。所述步骤（2）中以大豆脲酶溶液的体积为基准，有机物的加入量为4~16g/L。所述步骤（2）中胶结液为为CaCl2和CO(NH)2按浓度比2:3混合得到，CaCl2浓度为0.7~2.8mol/L，CO(NH)2浓度为1.05~4.2mol/L，并调节pH值至8。所述步骤（2）中有机物脲酶混合液和胶结液的体积比为2：3，在15~50℃、高湿度环境下养护5~7天。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术所掺入的有机物能为碳酸钙沉积提供成核点位，影响矿物晶体生长习性，改善矿物形貌结构，大幅提高EICP加固土体的强度和效果，更适于其它方式加固效果较差的细粒土体；（2）本专利技术有机物能一定程度上保护脲酶活性，提升高浓度下碳酸钙的沉积效率，高效经济；（3）本专利技术所用材料来源广泛、资源丰富，且脲酶可自然降解，保护环境；（4）反应液制备较易，可避开复杂、繁琐的细菌培养，操作简便，符合工程需求，适合大规模土体处理。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为按照实施例2、实施例5、实施例9所示配比加固与对照组土体的黏聚力对比图；图2为按照实施例2、实施例5、实施例9所示配比加固与对照组土体的内摩擦角对比图；图3为未加固土样1000倍和5000倍电镜图；图4为与实施例2、实施例5、实施例9相同胶结液浓度下仅EICP加固土样1000倍和5000倍电镜图；图5为按照实施例2所示配比加固土体1000倍和5000倍电镜图；图6为按照实施例5所示配比加固土体1000倍和5000倍电镜图；图7为按照实施例9所示配比加固土体1000倍和5000倍电镜图；图8为本专利技术一种有机物联合植物脲酶加固土体的方法原理示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种有机物改良大豆脲酶诱导碳酸钙加固土体的方法，包括以下步骤：（1）豆粉制备：大豆需放入烘箱以40℃烘烤6h，破碎机粉碎后过100目筛制得大豆粉；（2）大豆脲酶提取：按100g/L质量浓度向锥形瓶内加入大豆粉和去离子水制得豆液，把豆液以电磁搅拌加热至50℃，以3500r/min转速离心30min；过滤去除豆渣，剩余溶液在冰箱静置12h，取得上清液即为大豆脲酶溶液；（3）掺加有机物：将脱脂奶粉按4g/L掺入大豆脲酶溶液内，制得有机物脲酶混合液；（4）胶结液制备：CaCl2和CO(NH)2按浓度比2:3混合，CaCl2浓度选用2.8mol/L，CO(NH)2浓度选用4.2mol/L，调节pH值至8；（5）将有机物脲酶混合液、胶结液以2：3体积比依次注入土体，静置7天。实施例2与实施例1不同之处在于步骤（3）中掺入的有机物为8g/L的脱脂奶粉。实施例3与实施例1不同之处在于步骤（3）中掺入的有机物为16g/L的脱脂奶粉。实施例4与实施例1不同之处在于步骤（3）中掺入的有机物为4g/L的糯米粉。实施例5与实施例1不同之处在于步骤（3）中掺入的有机物为8g/L的糯米粉。实施例6与实施例1不同之处在于步骤（3）中掺入的有机物为16g/L的糯米粉。实施例7与实施例1不同之处在于步骤（3）中掺入的有机物为4g/L的红糖。实施例8与实施例1不同之处在于步骤（3）中掺入的有机物为8g/L的红糖。实施例9与实施例1不同之处在于步骤（3）中掺入的有机物为16g/L的红糖。实施例10与实施例9不同之处在于步骤（4）中CaCl2浓度选用0.7mol/L，CO(NH)2浓度选用1.05mol/L。实施例11与实施例9不同之处在于步骤（4）中CaCl2浓度选用1.4mol/L，CO(NH)2浓度选用2.1mol/L。实施例12与实施例9不同之处在于步骤（4）中CaCl2浓度选用2.1mol/L，CO(NH)2浓度选用3.15mol/L。实验一：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机物联合植物脲酶加固土体的方法，其特征在于步骤如下：/n（1）从大豆中提取脲酶，制备大豆脲酶溶液；/n（2）将有机物加入到步骤（1）制备的大豆脲酶溶液中，搅拌均匀后得到有机物脲酶混合液，将有机物脲酶混合液、胶结液按一定比例依次注入待加固土体。/n

【技术特征摘要】
1.一种有机物联合植物脲酶加固土体的方法，其特征在于步骤如下：
（1）从大豆中提取脲酶，制备大豆脲酶溶液；
（2）将有机物加入到步骤（1）制备的大豆脲酶溶液中，搅拌均匀后得到有机物脲酶混合液，将有机物脲酶混合液、胶结液按一定比例依次注入待加固土体。


2.根据权利要求1所述的有机物联合植物脲酶加固土体的方法，其特征在于，所述步骤（1）中大豆脲酶溶液的提取方法如下：
（a）将大豆放入烘箱中烘烤，破碎机粉碎后过筛制得豆粉；
（b）将豆粉和去离子水按100g/L质量浓度混合制得豆液，把豆液以电磁搅拌加热至50℃，离心、过滤去除豆渣，过滤后的溶液在冰箱静置8~12h，取得上清液即为大豆脲酶溶液。


3.根据权利要求2所述的有机物联合植物脲酶加固土体的方法，其特征在于：所述步骤（a）中烘烤温度为40℃，时间为6h，步骤（b）中以3500r/m...

【专利技术属性】
技术研发人员：原华，任冠洲，赵志亮，原佩，赵恒亮，原耀楠，朱红云，刘康，张建伟，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：河南;41