一种自吸水性微生物固化复合纤维材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自吸水性微生物固化复合纤维材料及其制备方法，克服了盐渍土存在积盐、腐蚀、溶陷及盐胀的问题，制备方法：1)制备2号玻璃纤维管(5)与碳纤维(6)；2)向2号玻璃纤维管(5)中填充聚丙烯酰胺PAM颗粒(2)；3)制备固化微生物菌液；4)向装有聚丙烯酰胺PAM颗粒(2)的2号玻璃纤维管5中注入固化微生物菌液；5)配制胶结液；6)制备矩形编织网骨架；7)配制粘合剂；8)使用粘合剂分4～5次均匀地涂抹在80mm～100mm

【技术实现步骤摘要】
一种自吸水性微生物固化复合纤维材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及土木工程的复合加筋材料领域的一种复合材料，更确切地说，本专利技术涉及一种适用于盐碱地区的自吸水性微生物固化复合纤维材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]盐渍土在实际工程中极易引起工程灾害，导致路基破坏、桥梁涵洞变形、边坡失稳和挡土墙断裂等工程问题。盐渍土主要分布于西北、东北、华北及部分沿海地区，属于特殊土，其含盐量较高，一般易溶盐含量大于0.3％并具有腐蚀、溶陷及盐胀等工程特征。根据其种类和性质分为氯盐、碳酸盐和硫酸盐三类。
[0003]氯盐渍土中盐溶解度大，土中盐结晶遇水极易溶解，会造成土质软化，产生溶陷变形，使土体强度降低，同时氯盐溶液中所含氯离子对钢筋混凝土基础和地下埋筑设施具有腐蚀性，降低使用期限；
[0004]硫酸盐渍土除了有溶陷变形和腐蚀性质外，其中盐类硫酸钠(芒硝)当土体本身温度或湿度改变，结晶过程会结合一定数量的水分，使土体积发生变化从而造成地基土的膨胀和收缩；
[0005]碳酸盐类盐渍土的性质以含盐成分而定，如碳酸镁难溶于水，在土体中对土颗粒具有胶结作用，能稳定土体结构，而碳酸氢钠和碳酸钠，会使土体在遇水后产生膨胀，从而降低土体强度。所以有必要对盐渍土的基本物理性质、固结特性以及力学特性进行相对应分析，并针对以上工程问题提供相对应的解决方法。
[0006]针对以上盐渍土的不良工程性质可以采用耐腐蚀吸水性复合纤维材料对盐渍土进行加筋，从而提高土体的整体强度。利用筋土之间的摩擦作用和约束作用，可极大程度的限制盐渍土的溶陷变形和盐胀特性。而微生物固化主要通过微生物反应的化学效应来固土、防止水土流失，在满足生态环境需要时，还可以造景，满足土体改良的多功能性，进一步改善工程所在的周围环境的微气候，修复和改良工程所在地域的生态环境。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是克服了盐渍土存在积盐、腐蚀、溶陷及盐胀的问题，提供了一种适用于盐碱地区的耐腐蚀自吸水性微生物固化复合纤维材料及其制备方法。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术是采用如下技术方案实现的：
[0009]所述的一种自吸水性微生物固化复合纤维材料包括10～15根结构相同的2号玻璃纤维管、10～15根结构相同的碳纤维、粘合剂、固化微生物菌液、聚丙烯酰胺PAM颗粒与胶结液；
[0010]聚丙烯酰胺PAM颗粒装满至2号玻璃纤维管的管口，再将固化微生物菌液采用针筒注入装满聚丙烯酰胺PAM颗粒的2号玻璃纤维管内，将注入固化微生物菌液的2号玻璃纤维管完全浸入胶结液中，浸泡2h后进行自然风干；将10～15根结构相同的浸泡后的2号玻璃纤维管按10mm等间距平行排布后，将10～15根结构相同的碳纤维按10mm等间距垂直于10～15
根结构相同的2号玻璃纤维管并上下交错叠置后形成80mm～100mm
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80mm～100mm的矩形编织网骨架，碳纤维与2号玻璃纤维管之间为接触连接，然后将粘合剂涂抹在编织网骨架上，静置2h后粘结硬化制成正方形的板式网状的自吸水性微生物固化复合纤维材料。
[0011]所述的一种自吸水性微生物固化复合纤维材料的制备方法的步骤如下：
[0012]1)制备2号玻璃纤维管与碳纤维；
[0013]2)向2号玻璃纤维管中填充聚丙烯酰胺PAM颗粒；
[0014]3)制备固化微生物菌液；
[0015]4)向装有聚丙烯酰胺PAM颗粒的2号玻璃纤维管中注入固化微生物菌液：
[0016](1)所述的固化微生物菌液为巴氏芽孢八叠球菌(Sporosarcina sp.)；
[0017](2)向装有聚丙烯酰胺PAM颗粒的2号玻璃纤维管的两端封口内分别注入固化微生物菌液，注入时采用针筒分3～5次缓慢注入20ml的固化微生物菌液；
[0018]5)配制胶结液；
[0019]6)制备矩形编织网骨架
[0020]将自然风干后的2号玻璃纤维管与碳纤维垂直放置：
[0021]将自然风干后的2号玻璃纤维管相互平行地竖直放置；碳纤维相互平行地水平放置，碳纤维在2号玻璃纤维管上、下相间布置，碳纤维与2号玻璃纤维管之间接触连接，相邻的2根2号玻璃纤维管之间、相邻的2根碳纤维之间的平行距离均为10mm；
[0022]7)配制粘合剂；
[0023]8)使用粘合剂分4～5次均匀地涂抹在80mm～100mm
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80mm～100mm的矩形编织网骨架表面上，静置2h后使其充分粘结硬化制成矩形的板式网状自吸水性微生物固化复合纤维材料。
[0024]技术方案中所述的制备2号玻璃纤维管与碳纤维是指：
[0025]1)制备2号玻璃纤维管：
[0026](1)制备2号玻璃纤维管采用型号为1
‑
RT8/12的孔径为8～12mm的1号玻璃纤维管；
[0027](2)在管壁上沿径向与轴向垂直打孔，所打的孔与1号玻璃纤维管的中心管孔连通，孔径为1～2mm，处于同一横截面上的孔为均匀分布，每一横截面上设置4至6个结构相同的孔；
[0028](3)轴向相邻2孔的孔心距即相邻两横截面上两孔的孔心距为5mm～8mm，沿轴向设置14至16个结构相同的孔；
[0029](4)制备结构相同的2号玻璃纤维管为10～15根，长度为80～100mm；
[0030]2)制备碳纤维：
[0031](1)碳纤维采用日本东丽公司制备的型号为T700S的高强度碳纤维；
[0032](2)制备结构相同的10～15根碳纤维，每根长度为80～100mm。
[0033]技术方案中所述的向2号玻璃纤维管中填充聚丙烯酰胺PAM颗粒是指：
[0034]1)所述的聚丙烯酰胺PAM颗粒采用型号为CAS9003
‑
05
‑
8的聚丙烯酰胺PAM颗粒，采用的聚丙烯酰胺颗粒为颗粒直径1～2mm级；
[0035]2)将2号玻璃纤维管竖直放置后填充聚丙烯酰胺PAM颗粒，将其填满至管口，两端用胶带封口。
[0036]技术方案中所述的制备固化微生物菌液是指：
[0037]将巴氏芽孢八叠球菌接种至NH
4+
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YE培养基上，于25℃，140r/min振荡培养12h后，观察菌落呈白色不透明圆形且中央凸起时，收集菌体，得到固化微生物菌液；
[0038]所述的培养基含酵母提取物20.0g/L，(NH4)2SO410.0g/L，用2g/LNaOH溶液调节pH值至9。
[0039]技术方案中所述的配制胶结液是指：
[0040]1)所述的胶结液由蛋白胨、牛肉膏、甘油、NaHCO3、MgSO4、尿素与Ca(CH3COO)2组成；
[0041]2)所述的胶结液中各组分含量为：蛋白胨2.0g/L、牛肉膏4.0g/L、甘油4.0g/L、NaHCO32.0g/L、MgSO45.0g/L、尿素30.0g/L与Ca(CH3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自吸水性微生物固化复合纤维材料,其特征在于,所述的一种自吸水性微生物固化复合纤维材料包括10～15根结构相同的2号玻璃纤维管(5)、10～15根结构相同的碳纤维(6)、粘合剂、固化微生物菌液、聚丙烯酰胺PAM颗粒(2)与胶结液；聚丙烯酰胺PAM颗粒(2)装满至2号玻璃纤维管(5)的管口，再将固化微生物菌液采用针筒注入装满聚丙烯酰胺PAM颗粒(2)的2号玻璃纤维管(5)内，将注入固化微生物菌液的2号玻璃纤维管(5)完全浸入胶结液中，浸泡2h后进行自然风干；将10～15根结构相同的浸泡后的2号玻璃纤维管(5)按10mm等间距平行排布后，将10～15根结构相同的碳纤维(6)按10mm等间距垂直于10～15根结构相同的2号玻璃纤维管(5)并上下交错叠置后形成80mm～100mm
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80mm～100mm的矩形编织网骨架，碳纤维(6)与2号玻璃纤维管(5)之间为接触连接，然后将粘合剂涂抹在编织网骨架上，静置2h后粘结硬化制成正方形的板式网状的自吸水性微生物固化复合纤维材料。2.一种自吸水性微生物固化复合纤维材料的制备方法,其特征在于,所述的一种自吸水性微生物固化复合纤维材料的制备方法的步骤如下：1)制备2号玻璃纤维管(5)与碳纤维(6)；2)向2号玻璃纤维管(5)中填充聚丙烯酰胺PAM颗粒(2)；3)制备固化微生物菌液；4)向装有聚丙烯酰胺PAM颗粒(2)的2号玻璃纤维管(5)中注入固化微生物菌液：(1)所述的固化微生物菌液为巴氏芽孢八叠球菌(Sporosarcina sp.)；(2)向装有聚丙烯酰胺PAM颗粒(2)的2号玻璃纤维管(5)的两端封口内分别注入固化微生物菌液，注入时采用针筒分3～5次缓慢注入20ml的固化微生物菌液；5)配制胶结液；6)制备矩形编织网骨架将自然风干后的2号玻璃纤维管(5)与碳纤维(6)垂直放置：将自然风干后的2号玻璃纤维管(5)相互平行地竖直放置；碳纤维(6)相互平行地水平放置，碳纤维(6)在2号玻璃纤维管(5)上、下相间布置，碳纤维(6)与2号玻璃纤维管(5)之间接触连接，相邻的2根2号玻璃纤维管(5)之间、相邻的2根碳纤维(6)之间的平行距离均为10mm；7)配制粘合剂；8)使用粘合剂分4～5次均匀地涂抹在80mm～100mm
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80mm～100mm的矩形编织网骨架表面上，静置2h后使其充分粘结硬化制成矩形的板式网状自吸水性微生物固化复合纤维材料。3.按照权利要求2所述的一种自吸水性微生物固化复合纤维材料的制备方法,其特征在于,所述的制备2号玻璃纤维管(5)与碳纤维(6)是指：1)制备2号玻璃纤维管(5)：(1)制备2号玻璃纤维管(5)采用型号为1
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RT8/12的孔径为8～12mm的1号玻璃纤维管(1)；(2)在管壁上沿径向与轴向垂直打孔，所打的孔与1号玻璃纤维管(1)的中心管孔连通，孔径为1～2mm，处于同一横截面上的孔为均匀分布，每一横截面上设置4至6个结构相同的孔；
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【专利技术属性】
技术研发人员：王清，舒杭，于庆博，孙逊，刘经，许旺莱，夏玮彤，刘永强，孙迪，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：