一种链霉菌矿化/碳化二次固结吹填土的方法技术

本发明专利技术公开了一种链霉菌矿化/碳化二次固结吹填土的方法，包括以下步骤：1)将链霉菌粉和吹填土进行搅拌混合；2)在吹填区域埋设真空预压系统，真空预压系统包括与抽真空装置和输送装置可切换连接的真空管道以及排水板，排水板与真空管道连接；3)采用真空预压系统将吹填土中的水分向外抽排；4)利用真空预压系统向吹填土输送CO

A method of secondary consolidation of dredger fill by Streptomyces mineralization / carbonization

【技术实现步骤摘要】
一种链霉菌矿化/碳化二次固结吹填土的方法
本专利技术涉及生物固化土体方法，尤其是一种链霉菌矿化/碳化二次固结吹填土的方法。
技术介绍
目前我国最常见的海涂围垦模式是吹填法，即将海底或港口附近的淤泥和海沙吹填到围垦区域。近些年随着海沙资源的逐渐枯竭，我国浙江、福建等大部分地区的吹填土以淤泥质软土为主，往往一次加固无法满足工程建设要求，且容易引发道路过大沉降和建筑物失稳等工程问题，造成巨大经济损失，甚至威胁生命安全。大量工程经验表明，海涂围垦区地基往往都需要进行二次加固，才能满足路基及建筑物地基的要求。目前针对吹填土的二次加固有多种方法，常用的有真空预压法、电渗法、强夯法、化学法等。这些方法可以使吹填土得到进一步加固，满足工程要求，但同时存在一些问题。大多数传统的地基改良方法都是使用机械振动和合成灌浆来加固土壤，尽管是传统的化学灌浆加固，但大多数化学加固材料还是有毒的，并且危害人们的健康。波特兰水泥是一种常用的地基加固材料，但是它消耗大量能量并且花费很多。而且化学灌浆和水泥灌浆中使用的材料在制造和实施过程中会产生大量的二氧化碳以及其他空气和水污染。为了顺应全球低碳和绿色增长政策的趋势，应减少温室气体的排放。应该进行广泛的研究以找到适合的环保基础加固材料的替代品。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种链霉菌矿化/碳化二次固结吹填土的方法，该方法能够更加环保且持续固化土体，提升土体强度，并降低渗透性。为此，本专利技术提供的链霉菌矿化/碳化二次固结吹填土的方法，其特征是：包括以下步骤：1)将链霉菌粉和吹填土进行搅拌混合；2)在吹填区域埋设真空预压系统，真空预压系统包括与抽真空装置和输送装置可切换连接的真空管道以及排水板，排水板与真空管道连接；3)采用真空预压系统将吹填土中的水分向外抽排；4)利用真空预压系统向吹填土输送CO2。进一步的，所述链霉菌的质量在吹填土中的占比为10％-50％。进一步的，所述链霉菌的质量在吹填土中的占比为30％。进一步的，所述吹填土的酸碱度控制在pH＝7-9。进一步的，所述吹填土的酸碱度控制在pH＝9。进一步的，增加步骤5)拆除真空预压系统中的密封布后向土体表面泼洒链霉菌溶液。本专利技术提供的技术效果：微生物矿化在新型建材微生物水泥制备中的应用需要解决耗时的问题。在不存在碳酸酐酶的情况下，直接CO2水合反应过程包括通过CO2水合生成H2CO3以及将H2CO3电离为CO32-。CO2+H2O→H2CO3(1)H2CO3→HCO3-+H+(2)HCO3-→CO32-+H+(3)在上述反应过程中，等式(1)的反应速率缓慢并且需要很长时间才能完成，这是整个反应的限速步骤。但是，在微生物分泌的碳酸酐酶的催化下，CO2的水合反应机理发生了变化，水合反应速率提高了107倍以上，从而有效地催化了CO2的水合反应，以下是酶离子的形成过程在外部钙源的情况下，带正电的钙离子吸附在带负电的微生物细菌的表面上，为成矿产物的沉积提供了成核位置，并最终形成了低结晶度的球状方解石。在微生物矿化的整个过程中，以下是酶离子形成和矿化产物沉积的形成过程：(1)碳酸酐酶的活性中心含有催化所需的Zn2+，与Zn2+连接的H2O被去质子化而形成E·ZnOH-：(2)由于存在氢键和其他结构，E·ZnOH-中的羟基具有很强的亲核性，可以与疏水袋中的底物CO2结合形成E·ZnHCO3-，进而得到HCO3-在E·ZnHCO3-中被溶剂水分子取代，形成E·ZnH2O和HCO3-：(3)HCO3-在E·ZnOH-的作用下形成CO32-和H2O：(4)Ca2+吸附带负电荷的微生物：(5)微生物细菌促进矿化产物的沉积，作为形成部位：碳酸盐沉淀物在成核位点(链霉菌细胞表面)上形成，CO32-与Ca2+反应。在生化反应过程中，微生物会分泌碳酸酐酶来催化CO2的水合，从而通过各种生理活动为碳酸钙沉淀创造合适的碱性环境。微生物引起的方解石沉淀也用于混凝土的表面处理，修复混凝土裂缝和结构加固。土壤的微生物胶结作用促使碳酸钙沉积在土壤颗粒之间的空隙中。碳酸钙紧密地填充在空隙之间，并充当颗粒之间的胶黏剂。因此，增加了土壤的强度，降低了渗透性。附图说明图1为采用可变水头系统测定土柱的渗透性的设备图。图2为硝酸钙(a)和氧化钙(b)的生物矿化/碳化的XRD图谱。图3为土柱的XRD图谱。图4为土柱中链霉菌的含量对平均抗压强度的影响示意图表。图5为土柱的SEM图像：无链霉菌(a，b)时，链霉菌的重量占土柱(c，d)的30％。图6为含有链霉菌和不含链霉菌的土柱渗透系数示意图表。图7为温度对土柱强度的影响示意图表。图8为土柱的SEM图像：在130℃处理的细菌粉末(a)和在室温下的细菌粉末(b)。图9为最佳菌粉含量为30％时，pH对土壤柱强度的影响示意图表。图10为土柱中的CaCO3含量的示意图表。具体实施方式以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明，其中描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定专利技术。1.技术方案：本专利技术提供的链霉菌矿化/碳化二次固结吹填土的方法，包括以下步骤：1)将链霉菌粉和吹填土进行搅拌混合；2)在吹填区域埋设真空预压系统，真空预压系统包括与抽真空装置和输送装置可切换连接的真空管道以及排水板，排水板与真空管道连接；3)采用真空预压系统将吹填土中的水分向外抽排；4)利用真空预压系统向吹填土输送CO2；5)拆除真空预压系统中的密封布后向土体表面泼洒链霉菌溶液。上述实施例中，所述链霉菌的质量在吹填土中的占比为10％-50％，最佳方案为：所述链霉菌的质量在吹填土中的占比为30％。上述实施例中，所述吹填土的酸碱度控制在pH＝7-9。最佳方案为：所述吹填土的酸碱度控制在pH＝9。下方通过结合试验验证本专利技术的技术效果和技术参数：链霉菌是一种分泌碳酸酐酶的碳酸盐细菌。它通常用于在MICP期间诱导碳酸钙。微生物矿化在新型建材微生物水泥制备中的应用需要解决耗时的问题。在不存在碳酸酐酶的情况下，直接CO2水合反应过程包括通过CO2水合生成H2CO3以及将H2CO3电离为CO32-。CO2+H2O→H2CO3(1)H2CO3→HCO3-+H+(2)HCO3-→CO32-+H+(3)在上述反应过程中，等式(1)的反应速率缓慢并且需要很长时间才能完成，这是整个反应的限速步骤。但是，在微生物分泌的碳酸酐酶的催化下，CO2的水合反应机理发生了变化，水合反应速率提高了107倍以上，从而有效地催化了CO2的水合反应。在外部钙源的情况下，带正电的钙离子吸附在带负电的微生物细菌的表面上，为成矿产物的沉积提供了成核位置，并最终本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种链霉菌矿化/碳化二次固结吹填土的方法，其特征是：包括以下步骤：/n1)将链霉菌粉和吹填土进行搅拌混合；/n2)在吹填区域埋设真空预压系统，真空预压系统包括与抽真空装置和输送装置可切换连接的真空管道以及排水板，排水板与真空管道连接；/n3)采用真空预压系统将吹填土中的水分向外抽排；/n4)利用真空预压系统向吹填土输送CO

【技术特征摘要】
1.一种链霉菌矿化/碳化二次固结吹填土的方法，其特征是：包括以下步骤：
1)将链霉菌粉和吹填土进行搅拌混合；
2)在吹填区域埋设真空预压系统，真空预压系统包括与抽真空装置和输送装置可切换连接的真空管道以及排水板，排水板与真空管道连接；
3)采用真空预压系统将吹填土中的水分向外抽排；
4)利用真空预压系统向吹填土输送CO2。


2.根据权利要求1所述的链霉菌矿化/碳化二次固结吹填土的方法，其特征是：所述链霉菌的质量在吹填土中的占比为10％-50％。


3.根据权利要求2所述的链霉菌矿化/碳化二次固结吹填土的方法，其特征是：所述链霉菌的质量在吹填土中的占比为30％。


4.根据权利要求1或2所述的链霉菌矿化/...

【专利技术属性】
技术研发人员：於孝牛，
申请(专利权)人：於孝牛，
类型：发明
国别省市：浙江;33