一种利用微生物复合纤维加筋改良膨胀土的方法技术

公开一种利用微生物复合纤维加筋改良膨胀土的方法，包括：将微生物菌种按最佳培养条件在发酵罐中进行培养，以形成微生物菌液；将微生物菌液与1.5倍菌液体积的混合钙液混合，在低速搅拌机中混合搅拌，以形成微生物浆液；添加加筋材料，与膨胀土混合均匀，形成纤维加筋的膨胀土；按照20％含水率，将微生物浆液与纤维加筋的膨胀土按1：5的重量比分批在低速搅拌机混合搅拌均匀，在常温下进行养护，得到改良后的膨胀土。良后的膨胀土。

【技术实现步骤摘要】
一种利用微生物复合纤维加筋改良膨胀土的方法


[0001]本专利技术属于水利工程或岩土工程或基础的建筑材料的处置领域，涉及一种改良膨胀土的方法，特别涉及一种利用微生物复合纤维加筋改良膨胀土的方法。

技术介绍

[0002]膨胀土是一类典型的非饱和土，它的颗粒组成中粘粒含量超过30％，主要由强亲水性的蒙脱石、伊利石和高岭石等矿物组成，具有吸水膨胀软化，失水收缩开裂等典型特征，由于膨胀土的“三性”(裂隙性、胀缩性和超固结性)对其强度有强烈的衰减影响，使得膨胀土的工程性能极差，许多水利工程、公路、矿山和地下工程等都普遍遇到了膨胀土所产生的各种工程地质问题，尤其对水渠的破坏作用更加突出，有“逢堑必崩、无堤不塌”之说。而研究膨胀土的改性及加固处理至今仍是岩土工程领域的难题。目前对膨胀土所采用的改良方法主要有物理化学改良法、换土法等。物理改良法，即在膨胀土中按一定的比例掺入无机料(如风积土、粉煤灰、矿渣、砂砾石和水泥等或其混合物)来改善膨胀土的胀缩特性，施工较复杂，而且受天气环境等外界条件影响较大。化学改良法，即用有机化学灌浆剂抑制膨胀土的胀缩变形，改善膨胀土的工程性质，处理效果较好，但对环保要求较高的水源工程等有应用局限性，且造价高。换土法对膨胀土层较薄的地区较为可靠，对膨胀土层较厚的地基则成本较高。
[0003]在特定的环境以及营养条件下，岩土中存在的某些微生物通过新陈代谢或降解作用能快速析出多种矿物结晶，如碳酸盐、磷酸盐、氧化物、硫化物、硅华以及胞外聚合物等，利用微生物促进矿物沉积的特性，人为地向土体中注入合适的微生物菌液可在粒间孔隙和土体裂隙中引起自然胶结和封堵，达到改善土体性质的目的。目前已经有利用微生物固化砂土的相关研究，但是难以控制微生物结晶体的均匀性和产量，存在固化后的水稳性差、强度低等缺陷，导致固化后效果并不是特别理想。
[0004]在该部分中公开的以上信息仅用于理解专利技术构思的背景，因此，可能包含不构成现有技术的信息。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是针对传统的膨胀土处理方法不能满足工程需要的问题，本专利技术旨在提供一种创新的改良膨胀土的方法，实现了一种效果可靠、施工高效、成本低廉和生态环保的利用微生物复合纤维加筋改良膨胀土的方法。
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供一种改良膨胀土的方法，其特征在于，利用微生物复合纤维加筋来对膨胀土进行改良，包括步骤：
[0007]将微生物菌种按最佳培养条件在发酵罐中进行培养，以形成微生物菌液；
[0008]将微生物菌液与1.5倍菌液体积的混合钙液混合，在低速搅拌机中混合搅拌，以形成微生物浆液；
[0009]添加加筋材料，与膨胀土混合均匀，形成纤维加筋的膨胀土；
[0010]按照20％含水率，将微生物浆液与纤维加筋的膨胀土按1：5的重量比分批在低速搅拌机混合搅拌均匀，在常温下进行养护，得到改良后的膨胀土。
[0011]在一优选实施例中，所述为微生物菌种为巴氏芽孢杆菌，编号ATCC 11859。
[0012]在一优选实施例中，所述最佳培养条件为：10％的接种比例、30℃培养温度及PH＝8.0的培养液环境，培养液成分为：每升培养液含有酵母提取物20g、(NH4)2SO
4 10g、0.13M的Tris缓冲液。
[0013]在一优选实施例中，所述混合钙液的成分为尿素、硝酸钙及氯化钙溶液，并且其摩尔质量比例为2：1：1。
[0014]在一优选实施例中，所述步骤3中形成的微生物浆液：(1)流变形式为牛顿流体，在20℃时表观粘度小于5mPa
·
s；(2)密度略大于1.0g/cm3；(3)7d固化土体无侧限抗压强度大于1MPa；(4)28d固化土体无侧限抗压强度大于3MPa，固化土体渗透系数小于5.0
×
10
‑5cm/s。
[0015]在一优选实施例中，所述加筋材料为聚丙烯纤维材料，长度为10mm，掺量为1％。
[0016]本专利技术具有以下有益效果：
[0017](1)本专利技术涉及的微生物菌剂和纤维加筋材料均为环保、无污染的材料，利用微生物复合纤维加筋改良膨胀土的方法可以对我国的膨胀土治理提供更环保、有效的治理方法。
[0018](2)利用微生物复合纤维加筋改良膨胀土的方法，使处理后的膨胀土具有高水稳性和低胀缩性，具有较高的强度、韧性和抗裂性能。
[0019](3)在膨胀土分布的边坡护岸，通过微生物菌剂的合理应用，可降低边坡的胀缩和滑坡危害，构筑具有一定孔隙率和渗透性的边坡护岸，形成基于膨胀土治理的生态护坡技术，可为生态边坡护岸提供新的治理思路。
[0020](4)利用微生物复合纤维加筋改良膨胀土的方法，与传统膨胀土治理方法相比，其施工成本低，施工工艺简单可行，可广泛应用于路基、地基、堤岸、边坡等岩土和水利工程领域。
附图说明
[0021]在下文中将参照附图更完全地描述本专利技术的一些示例实施例；然而，本专利技术可以以不同的形式体现，不应当被认为限于本文所提出的实施例。相反，附图与说明书一起例示本专利技术的一些示例实施例，并用于解释本专利技术的原理和方面。
[0022]在图中，为了例示清楚，尺寸可能被夸大。贯穿全文，相同的附图标记指代相同的元件。
[0023]图1是根据本专利技术优选实施例的一种利用微生物复合纤维加筋改良膨胀土的方法的流程图。
[0024]图2为根据本专利技术的利用微生物复合纤维加筋进行改良后的膨胀土在不同养护天数下的自由膨胀率试验曲线图。
[0025]图3为根据本专利技术的利用微生物复合纤维加筋进行改良后的膨胀土在50kPa荷载下的膨胀率试验曲线图。
[0026]图4为微生物复合纤维加筋固化膨胀土的SEM微观分析图。
具体实施方式
[0027]在下面的详细描述中，本专利技术的某些示例性实施例简单地通过例示的方式被示出和描述。
[0028]下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。
[0029]图1是根据本专利技术优选实施例的一种利用微生物复合纤维加筋改良膨胀土的方法的流程图。
[0030]如图1所述，根据本专利技术的固化膨胀土的方法包括：
[0031]S1：将需要改良的膨胀土挖出，进行晾晒振捣，并过筛；
[0032]S2：将微生物菌种(如巴氏芽孢杆菌，编号ATCC 11859)按最佳培养条件在发酵罐中培养24h后形成微生物菌液，最佳培养条件：10％的接种比例、30℃培养温度及PH＝8.0的培养液环境，培养液成分为：每L培养液含有酵母提取物20g、(NH4)2SO410g、0.13M的Tris缓冲液；
[0033]S3：将微生物菌液与1.5倍菌液体积的混合钙液(尿素、硝酸钙及氯化钙溶液的比例为1：2：1)混合，在低速搅拌机混合搅拌2～3min，形成微生物浆液；
[0034]S4：按照掺量1％、长度10mm添加聚丙烯纤维材料，与膨胀土混合均匀，形成纤维加筋的膨胀土；
[0035]S5：按照20％含水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用微生物复合纤维加筋改良膨胀土的方法，其特征在于，包括步骤：将微生物菌种按最佳培养条件在发酵罐中进行培养，以形成微生物菌液；将微生物菌液与1.5倍菌液体积的混合钙液混合，在低速搅拌机混合搅拌，以形成微生物浆液；添加加筋材料，与膨胀土混合均匀，形成纤维加筋的膨胀土；按照20％含水率，将微生物浆液与纤维加筋的膨胀土按1：5的重量比分批在低速搅拌机混合搅拌均匀，在常温下进行养护，得到改良后的膨胀土。2.根据权利要求1所述的改良膨胀土的方法，其特征在于，所述为微生物菌种为巴氏芽孢杆菌，编号ATCC 11859。3.根据权利要求1所述的改良膨胀土的方法，其特征在于，所述最佳培养条件为：10％的接种比例、30℃培养温度及PH＝8.0的培养液环境，培养液成分为：每升培养液含有酵母提取物20g、(NH4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娜，赵卫全，张银峰，周建华，
申请(专利权)人：北京中水科工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：