一种MICP-改性丝素蛋白协同固化砂土的方法技术

本发明专利技术属于岩土工程地基加固相关技术领域，其公开了一种MICP

【技术实现步骤摘要】
一种MICP
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改性丝素蛋白协同固化砂土的方法


[0001]本专利技术属于岩土工程地基加固相关
，更具体地，涉及一种 MICP
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改性丝素蛋白协同固化砂土的方法。

技术介绍

[0002]随着人口的快速增长与社会的不断发展，人们对建设用地的需求逐渐增大。如何利用含有砂土等不良土地，改善其承载力不足而不能满足工程或民用建筑用地要求的现状，成为了现代岩土工程的主要研究方向之一。微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术是一种新兴的岩土工程加固技术，因其具有环境友好、能耗低、无污染、高效快速等优势，逐渐成为了一个研究热点。MICP是自然界中普遍存在的一种生命活动，在岩土体中广泛存在着大量的微生物，微生物通过新陈代谢可以析出一些结晶和非结晶的无机化合物，在土体中起到填充和胶结的作用，进而改善土体性质。
[0003]现阶段，MICP技术正处于高速发展时期，现有理论和方法不断被完善，创新理论和方法也在不断被提出。如公开号为CN 109594552 A的现有技术公开了一种微生物固化
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纤维加筋联合改性砂土的方法，针对微生物固化砂土后脆性增加的特征，在MICP技术中分别掺入玄武岩纤维、碳纤维与钢纤维改善固化后砂土的脆性，提高其残余强度与韧性。公开号为CN111749227 A的现有技术公开了一种微生物联合橡胶材料诱导碳酸盐沉淀的方法，通过在MICP技术中掺入橡胶颗粒以提高固化砂土的抗液化性能。然而，由于MICP技术在地基处理领域中的应用起步较晚，无论是室内试验还是现场试验方面尚有许多问题亟需深入研究，其中最为重要的就是对于加固效果的提升，这将影响着MICP技术广泛应用于工程实践中。
[0004]因此，亟需一种方法以提高固化后砂土的强度，在地基加固领域中实现更好的加固效果。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种MICP
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改性丝素蛋白协同固化砂土的方法，该方法采用天然材料、绿色环保、能够实现对砂土的均匀高强固结，具有显著的固化效果，在沿途工程地基加固领域有着广阔的应用前景。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种MICP
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改性丝素蛋白协同固化砂土的方法，该方法包括以下步骤：
[0007](1)将巴氏芽孢杆菌进行富集培养以获得细菌悬浮液，并将部分细菌悬浮液进行离心处理以得到细菌沉淀物即为菌泥；同时，将丝素蛋白通过交联改性剂进行交联反应，以得到交联反应液；
[0008](2)将所述细菌悬浮液、菌泥、交联反应液混合得到复合型悬浮液，并向砂柱试样中循环多阶段灌注复合型悬浮液及胶结液，继而得到砂柱。
[0009]进一步地，所述丝素蛋白为从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白。
[0010]进一步地，所述交联改性剂为戊二醛、环氧树脂、京尼平或氰脲酰氯。
[0011]进一步地，所述交联改性剂为戊二醛。
[0012]进一步地，所述戊二醛浓度为0.025％～0.01％水溶液。
[0013]进一步地，丝素蛋白和交联改性剂的质量比为(2.08～4.35):50。
[0014]进一步地，所述细菌悬浮液、菌泥、交联反应液混合时的体积比例为 1:1:1，所述菌泥为1体积细菌悬浮液离心获得。
[0015]进一步地，向砂柱试样中灌注复合型悬浮液，静置6～24h；然后灌注胶结液，静置；其中，每灌注1次复合型悬浮液静置后，灌注4次胶结液，胶结液的静置时间间隔为24h。
[0016]进一步地，循环多阶段灌注复合型悬浮液和胶结液的次数为2～3次。
[0017]进一步地，所述胶结液的浓度为0.5～1.5mol/L，所述胶结液为钙源溶液和尿素溶液按照体积比1:1混合而成，所述钙源溶液为氯化钙、硝酸钙或乙酸钙中的一种或几种的混合溶液。
[0018]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的MICP
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改性丝素蛋白协同固化砂土的方法主要具有以下有益效果：
[0019]1.针对MICP技术中存在的加固效果不佳的问题，采用交联改性丝素蛋白和MICP技术相结合的方法，将交联改性丝素蛋白掺入菌液后注入砂土，使其在砂土中均匀分布，为MICP固化砂土提供了有利条件，可以有效增加巴氏芽孢杆菌诱导产生碳酸钙的含量，提高固化砂土的强度，增强砂土固化的效果。
[0020]2.本专利技术中采用的丝素蛋白是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，约占蚕丝的70％～80％，具有生物相容性、生物安全性和生物降解性等优点，是一种生态效益良好的生物化学材料。
[0021]3.丝素蛋白含有丰富的氨基酸种类，C、H、O、N是其主要的组成元素，可以为巴氏芽孢杆菌额外提供生长所需的碳源、氮源等营养物质，更好地促进细菌生长，提高脲酶活性，提高碳酸钙产量，增强砂土固化的效果。
[0022]4.丝素蛋白经过交联改性后，可以改善其不稳定的构造，在砂颗粒间形成稳定的三维网状结构，起到初步固结砂土的作用，并且能够增加巴氏芽孢杆菌沉积碳酸钙的成核位点，提高碳酸钙产量，增强砂土固化的效果。
[0023]5.本专利技术采用液体培养基，培养基中的全部物质均可以用于后续复合型悬浮液的制备，避免了固体培养基的菌体剥离等操作，简单经济。
附图说明
[0024]图1是本专利技术所固化砂柱试样的剖面示意图；
[0025]图2是本专利技术固化砂柱试样所用的注浆装置示意图；
[0026]图3是利用专利技术获得的不同浓度交联改性蛋白掺入下MICP固化砂土的无侧限抗压强度的柱状图；
[0027]图4是利用专利技术获得的不同浓度交联改性蛋白掺入下MICP固化砂土后碳酸钙含量的柱状图；
[0028]图5是实施例中不掺交联改性蛋白的MICP固化砂土的SEM图；
[0029]图6是对应图5中的不掺交联改性蛋白的MICP固化砂土的SEM图中 A区域的SEM图，
为A区域的放大图；
[0030]图7是对应图6中的不掺交联改性蛋白的MICP固化砂土的SEM图中 B区域的SEM图，为B区域的放大图；
[0031]图8是实施例2中掺入质量百分比浓度为5％的交联改性蛋白掺入下 MICP固化砂土的SEM图；
[0032]图9是对应图8中的掺入质量百分比浓度为5％的交联改性蛋白掺入下 MICP固化砂土的SEM图中C区域的SEM图，为C区域的放大图；
[0033]图10是对应图9中的掺入质量百分比浓度为5％的交联改性蛋白掺入下MICP固化砂土的SEM图中D区域的SEM图，为D区域的放大图。
具体实施方式
[0034]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MICP
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改性丝素蛋白协同固化砂土的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将巴氏芽孢杆菌进行富集培养以获得细菌悬浮液，并将部分细菌悬浮液进行离心处理以得到细菌沉淀物即为菌泥；同时，将丝素蛋白通过交联改性剂进行交联反应，以得到交联反应液；(2)将所述细菌悬浮液、菌泥、交联反应液混合得到复合型悬浮液，并向砂柱试样中循环多阶段灌注复合型悬浮液及胶结液，继而得到砂柱。2.如权利要求1所述的MICP
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改性丝素蛋白协同固化砂土的方法，其特征在于：所述丝素蛋白为从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白。3.如权利要求1所述的MICP
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改性丝素蛋白协同固化砂土的方法，其特征在于：所述交联改性剂为戊二醛、环氧树脂、京尼平或氰脲酰氯。4.如权利要求3所述的MICP
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改性丝素蛋白协同固化砂土的方法，其特征在于：所述交联改性剂为戊二醛。5.如权利要求4所述的MICP
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改性丝素蛋白协同固化砂土的方法，其特征在于：所述戊二醛浓度为0.025％～0.01％水溶液。6.如权利要求1所述的MICP
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改性丝素蛋白协同固化砂土的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑俊杰，陈一航，曾晨，蒋文松，徐智韬，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：