一种膨胀土的微生物生态改性方法技术

本申请涉及环境岩土工程领域，尤其涉及一种膨胀土的微生物生态改性方法；所述方法包括：分别得到待改性的膨胀土和巴氏芽孢八叠球菌菌液；将尿素和钙盐进行混合，得到胶结液；将巴氏芽孢八叠球菌菌液和胶结液按照预设体积比进行混合，后加入到待改性的膨胀土中进行拌和，得到试样；将试样进行养护，得到绿色环保的改性膨胀土；通过采用巴氏芽孢八叠球菌，能够将尿素源源不断的水解成NH

【技术实现步骤摘要】
一种膨胀土的微生物生态改性方法


[0001]本申请涉及环境岩土工程领域，尤其涉及一种膨胀土的微生物生态改性方法。

技术介绍

[0002]膨胀土是在地质作用下自然形成的多裂隙，且有显著胀缩特性的黏性土，因其含有较多蒙脱石和伊利石等亲水矿物，所以对水十分敏感。在土木水利工程中也经常遇到，造成很多基础设施的破坏，因此也被称为“灾害土”。
[0003]因此在目前的针对环境岩土工程方向，需要先将膨胀土进行改良，而目前改良的方法主要有物理改良法和化学改良法两种，其中，物理改良方法包括主要是在膨胀土中掺入一定比例的纤维或风化砂，可以提高土体强度，减小膨胀量，但是工程消耗较大；化学改良法主要有石灰、水泥或碱渣等材料，通过硬凝作用可以保持长期的稳定性，膨胀性改善效果较好；但是无论物理改良方法或者化学改良方法，都需要进行改良剂的生产，而改良剂的生产过程是高耗能过程，并且生产过程所产生的二氧化碳是导致全球变暖的因素之一，同时使用改良的土体多存在劣化土壤生态环境、边坡生态复绿工作难度大等问题，将造成一些不可逆的生态问题。
[0004]因此如何在绿色环保的前提下对膨胀土的膨胀特性进行有效的改善，是目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种膨胀土的微生物生态改性方法，以解决现有技术中对膨胀土的膨胀特性难以在绿色环保的前提进行的技术问题。
[0006]第一方面，本申请提供了一种膨胀土的微生物生态改性方法，所述方法包括：
[0007]分别得到待改性的膨胀土和巴氏芽孢八叠球菌菌液；
[0008]将尿素和钙盐进行混合，得到胶结液；
[0009]将所述巴氏芽孢八叠球菌菌液和所述胶结液按照预设体积比进行混合，后加入到待改性的所述膨胀土中进行拌和，得到试样；
[0010]将所述试样进行养护，得到绿色环保的改性膨胀土；
[0011]其中，所述预设体积比包括所述巴氏芽孢八叠球菌菌液的体积：所述胶结液的体积＝0.5～1.5∶2.5～3.5。
[0012]可选的，所述尿素的摩尔浓度和所述钙盐中钙离子的摩尔浓度之比为1∶1.5～2。
[0013]可选的，所述尿素的摩尔浓度和所述钙盐中钙离子的摩尔浓度之比为1∶1.5或1∶2。
[0014]可选的，所述将所述巴氏芽孢八叠球菌菌液和所述胶结液按照预设体积比进行混合，后加入到待改性的所述膨胀土中进行拌和，得到试样，具体包括：
[0015]得到标准膨胀土和标准膨胀土的最优含水率；
[0016]将所述预设体积比进行选取，得到选取体积比；
[0017]将所述巴氏芽孢八叠球菌菌液和所述胶结液按照所述选取体积比加入到标准膨胀土中，后进行拌和，得到拌和膨胀土；
[0018]将所述拌和膨胀土进行检测，得到拌和膨胀土的含水率；
[0019]根据拌和膨胀土的所述含水率和所述选取体积比，绘制含水率和选取体积比的标准曲线；
[0020]根据所述标准曲线和标准膨胀土的所述最优含水率，确定所述预设体积比的最适体积比；
[0021]根据所述最适体积比，将所述巴氏芽孢八叠球菌菌液和所述胶结液加入到待改性的所述膨胀土中进行拌和，得到试样。
[0022]可选的，所述选取包括以3～5组预设体积比为标准进行选取。
[0023]可选的，所述标准膨胀土的粒径≤2mm。
[0024]可选的，所述巴氏芽孢八叠球菌菌液和所述胶结液的体积之比为1∶3。
[0025]可选的，所述拌和的时间为10min～30min。
[0026]可选的，所述养护的温度为30℃～35℃，所述养护的湿度为80％～90％，所述养护的时间为3d～7d。
[0027]可选的，所述待改性的膨胀土的粒径≤2mm。
[0028]本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0029]本申请实施例提供的一种膨胀土的微生物生态改性方法，通过采用巴氏芽孢八叠球菌，利用其能够新陈代谢分泌出能够水解尿素的脲酶，从而能够将尿素源源不断的水解成NH
4+
和CO
32
‑
，由于巴氏芽孢八叠球菌的菌体表面带有负电荷，因此能够将膨胀土中以及加入的CaCl2中的Ca
2+
源源不断的吸引在菌体表面，而此时CO
32
‑
在菌体表面形成，因此Ca
2+
和CO
32
‑
在菌体表面结合并形成具有胶结作用的碳酸钙晶体，利用碳酸钙晶体析出，增强膨胀土的土体强度，进而能够改善土壤，同时反应体系中剩余的NH
4+
和Ca
2+
分别通过中和负电荷和替换阳离子的作用，能够有效的改变膨胀土的颗粒之间的化学键和减弱颗粒之间的排斥作用，进而降低膨胀土的膨胀性。
附图说明
[0030]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0031]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地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本申请实施例提供的方法的流程示意图；
[0033]图2为本申请实施例提供的方法的详细流程示意图；
[0034]图3为本申请实施例提供的方法的机理原理图；
[0035]图4为本申请实施例提供的改良前后自由膨胀率随反应液体积的变化情况图；
[0036]图5为本申请实施例提供的含水率和选取体积比的标准曲线图；
[0037]图6为本申请实施例提供的改良前后膨胀率随时间的变化情况图；
[0038]图7为本申请实施例提供的改良前后体膨胀率和膨胀含水率对比情况图。
具体实施方式
[0039]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0040]本申请的创造性思维为：微生物岩土技术是目前岩土工程最具革新性的
之一，众多学者利用微生物矿化作用来改善岩土体性能，且效果显著，被利用最多的矿化技术是MICP，即微生物诱导碳酸钙沉淀技术，利用微生物自身新陈代谢产生能水解尿素的脲酶，提供充足钙源后即可得到具有胶结作用的碳酸钙，可作为一种新颖的生物胶凝材料
‑‑
微生物水泥。
[0041]在本申请一个实施例中，如图1所示，提供一种膨胀土的微生物生态改性方法，所述方法包括：
[0042]S1.分别得到待改性的膨胀土和巴氏芽孢八叠球菌菌液；
[0043]S2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膨胀土的微生物生态改性方法，其特征在于，所述方法包括：分别得到待改性的膨胀土和巴氏芽孢八叠球菌菌液；将尿素和钙盐按照进行混合，得到胶结液；将所述巴氏芽孢八叠球菌菌液和所述胶结液按照预设体积比进行混合，后加入到待改性的所述膨胀土中进行拌和，得到试样；将所述试样进行养护，得到绿色环保的改性膨胀土；其中，所述预设体积比包括所述巴氏芽孢八叠球菌菌液的体积：所述胶结液的体积＝0.5～1.5∶2.5～3.5。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述尿素的摩尔浓度和所述钙盐中钙离子的摩尔浓度之比为1∶1.5～2。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述尿素的摩尔浓度和所述钙盐中钙离子的摩尔浓度之比为1∶1.5或1∶2。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述巴氏芽孢八叠球菌菌液和所述胶结液按照预设体积比进行混合，后加入到待改性的所述膨胀土中进行拌和，得到试样，具体包括：得到标准膨胀土和标准膨胀土的最优含水率；将所述预设体积比进行选取，得到选取体积比；将所述巴氏芽孢八叠球菌菌液和所述胶结液按照所述选取体积...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡波，刘浩林，宋诚，龚壁卫，邱金伟，童军，李波，刘军，郑郧，李从安，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：