一种利用微生物矿化作用联合水泥加固海相淤泥的方法技术

本发明专利技术提供一种利用微生物矿化作用联合水泥加固海相淤泥的方法，包括如下步骤：1)将淤泥进行烘干、破碎处理，得到淤泥土；2)将水泥和淤泥土进行混合搅拌，待搅拌均匀后加入胶结液再混合搅拌至均匀；3)向步骤2)得到的混合物中加入具有诱导碳酸钙矿物沉积功能的微生物菌液搅拌均匀后获得水泥淤泥土试样；4)将获得的水泥淤泥土试样装入模具进行养护，然后再拆除模具进行养护；本发明专利技术方法制得的微生物水泥土试样能够在确保其达到一定强度的条件下减少水泥的用量，从而对生态环境保护起到积极作用，适宜进一步推广应用。适宜进一步推广应用。适宜进一步推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种利用微生物矿化作用联合水泥加固海相淤泥的方法


[0001]本专利技术涉及微生物联合水泥加固淤泥
，具体涉及一种利用微生物矿化作用联合水泥加固海相淤泥的方法。

技术介绍

[0002]随着人口急剧增加以及城镇化进程的加快，民用基础建设的需求量也快速增长。福建省多丘陵、山地，平原多为冲积、海积平原且面积相对其他沿海省份较小，此类平原的地层中多含深厚的淤泥层。建设用地资源十分有限。无论是高层建筑与地铁车站的深基坑工程、江河淤泥的处置、还是海上风电的建设，都将涉及到淤泥的加固工作，这就需要对不满足地基要求的土体进行加固。
[0003]淤泥有含水率高、有机物含量高、渗透系数小、颗粒粒径小等特点，以及以下特殊的工程性质：高压缩性、流变性、触变性、强度低等特性并不适合作为海岸港口、码头或海底建筑物地基使用，必须采用一些措施进行加固处理。
[0004]在实际工程的应用中，主要有两种加固淤泥的方法：第一种即通过晾晒、机械脱水以及加热淤泥的物理手段来降低含水率的方法来加固淤泥，但是晾晒法的效果易受天气影响，而其他两种方法成本较高，并未大面积推广使用；第二种即通过在淤泥中添加人工加固剂来加固淤泥的化学方法。常见的加固剂有水泥、环氧树脂、丙烯酰胺、酚醛树脂、硅酸盐和聚氨酯等，大多数化学加固剂添加到土壤中会对周边的环境产生毒害，同时对人民的生命健康造成威胁，对海洋生物危害极大。因此，需要寻找一种经济且能够有效解决这些问题的环境友好型地基加固方法。

技术实现思路

[0005]针对于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种利用微生物矿化作用联合水泥加固海相淤泥的方法，利用巴氏芽孢杆菌的微生物矿化作用以及联合水泥来加固淤泥质土，以取代或者减少水泥的用量，达到绿色环保、节能减排的效果。
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0007]一种利用微生物矿化作用联合水泥加固海相淤泥的方法，包括如下步骤：
[0008]1)将淤泥进行烘干、破碎处理，得到淤泥土；
[0009]2)将水泥和淤泥土进行混合搅拌，待搅拌均匀后加入胶结液再混合搅拌至均匀；
[0010]3)向步骤2)得到的混合物中加入具有诱导碳酸钙矿物沉积功能的微生物菌液搅拌均匀后获得水泥淤泥土试样；
[0011]4)将获得的水泥淤泥土试样装入模具进行养护，然后再拆除模具进行养护。
[0012]作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述淤泥有机质含量1.9％～6.2％，液限平均值为35.2％～45.2％，塑限平均值为15.97％～25.97％；淤泥粒径均小于2mm，中值粒径d
50
＝0.007mm。
[0013]作为一种可能的实施方式，进一步，步骤1)步骤具体如下：
[0014]将淤泥在55～105℃的温度下进行烘干之后，用器械将其进行破碎并过1mm的筛，得到淤泥土。
[0015]作为一种较优的选择实施方式，优选的，步骤4)中水泥淤泥土试样装入模具中养护时间为24h。
[0016]作为一种较优的选择实施方式，优选的，步骤2)中将水泥和淤泥土进行混合搅拌3～10min，待搅拌均匀1～5min后加入胶结液再进行混合搅拌1～5min；
[0017]步骤3)中加入具有诱导碳酸钙矿物沉积功能的微生物菌液搅拌1～5min。
[0018]作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述胶结液为氯化钙和尿素的混合溶液。
[0019]作为一种可能的实施方式，进一步，所述具有诱导碳酸钙矿物沉积功能的微生物菌液中的微生物为巴氏芽孢杆菌。
[0020]作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述具有诱导碳酸钙矿物沉积功能的微生物菌液的制备方法，包括：
[0021]a)用氢氧化钾溶液将培养基pH调为8.5～9.5，然后在121℃、0.1MPa下高温灭菌30～50min后冷却至室温；其中，培养基各组分含量为去离子水2000ml、酵母浸膏30～50g、硫酸铵10～30g、氯化镍10～30μmol；
[0022]b)将巴氏芽孢杆菌接种至上述液体培养基中，将接种完成的培养基转移至恒温振荡培养箱中，在25～35℃，170～200rpm/min下，持续震荡培养16～20h得到菌液。
[0023]作为一种较优的选择实施方式，优选的，步骤2)中所述水泥掺量为9％～15％时，胶结液中尿素浓度为1.5M
‑
2.5M，氯化钙浓度为1.5M
‑
2M；水泥掺量为18％时，胶结液中尿素浓度为1.5M
‑
2.5M，氯化钙浓度为0.5M
‑
1.5M。
[0024]作为一种较优的选择实施方式，优选的，(具有诱导碳酸钙矿物沉积功能的微生物菌液+胶结液)与淤泥土的质量比为9：11；所述具有诱导碳酸钙矿物沉积功能的微生物菌液与胶结液的体积比为1：1。
[0025]本专利技术的有益效果如下：
[0026]1)本专利技术中生物矿化作用产生的碳酸钙会大面积的覆盖在水泥土的水化产物、团聚体等大颗粒表面，从而粘结相邻的大颗粒，从而提高了淤泥土的物理力学性能。微生物矿化作用产生的碳酸钙在微生物水泥土内外部通过覆盖、填充以及咬合的作用，增大了微生物水泥土的抗压、抗剪等力学强度。
[0027]2)本专利技术利用微生物矿化作用联合水泥对淤泥进行微生物加固，淤泥土的水泥用量少、效果好；
[0028]在脱模养护7d后实施例1制得的微生物水泥土试样UCS最高可达6.38MPa，而在脱模养护7d后对比例1制得的水泥土试样UCS为5.51MPa；
[0029]在脱模养护14d后实施例1制得的微生物水泥土试样UCS最高可达8.65MPa，而在脱模养护14d后对比例1制得的水泥土试样UCS为8.27MPa；
[0030]在脱模养护28d后实施例1制得的微生物水泥土试样UCS最高可达13.65MPa，而在脱模养护28d后对比例1制得的水泥土试样UCS为12.1MPa，
[0031]在脱模养护90d后实施例1制得的微生物水泥土试样UCS最高可达21.51MPa，而在脱模养护90d后对比例1制得的水泥土试样UCS仅17.57MPa。
[0032]在脱模养护90d后对比例1制得的水泥土试样内摩擦角和粘聚力最高可达62.39
°
，
683.26KPa。对于实施例1制得的微生物水泥土试样在相同龄期下，内摩擦角和粘聚力最高可达63.27
°
，749.5KPa。
[0033]3)本专利技术利用微生物矿化技术对淤泥土加固不仅增加了淤泥土整体的强度还减少了水泥的用量，使其在强度提升的同时节约了加固的成本，从而增大了经济效益。
[0034]4)本专利技术利用微生物矿化技术对淤泥质土的加固在高层建筑、地铁建设工程、河道淤泥处理和海上风电的建设都不可避免，传统加固方法加固消耗大量人力物力去除淤泥成本高，使用化学方法处理又涉及到可能对环境造成污染，由此可以看出本专利技术应用广泛且是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用微生物矿化作用联合水泥加固海相淤泥的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将淤泥进行烘干、破碎处理，得到淤泥土；2)将水泥和淤泥土进行混合搅拌，待搅拌均匀后加入胶结液再混合搅拌至均匀；3)向步骤2)得到的混合物中加入具有诱导碳酸钙矿物沉积功能的微生物菌液搅拌均匀后获得水泥淤泥土试样；4)将获得的水泥淤泥土试样装入模具进行养护，然后再拆除模具进行养护。2.根据权利要求1所述的一种利用微生物矿化作用联合水泥加固海相淤泥的方法，其特征在于，所述淤泥有机质含量1.9％～6.2％，液限平均值为35.2％～45.2％，塑限平均值为15.97％～25.97％；淤泥粒径均小于2mm，中值粒径d
50
＝0.007mm。3.根据权利要求1或2所述的一种利用微生物矿化作用联合水泥加固海相淤泥的方法，其特征在于，步骤1)步骤具体如下：将淤泥在55～105℃的温度下进行烘干之后，用器械将其进行破碎并过1mm的筛，得到淤泥土。4.根据权利要求1所述的一种利用微生物矿化作用联合水泥加固海相淤泥的方法，其特征在于，步骤4)中水泥淤泥土试样装入模具中养护时间为24h。5.根据权利要求1所述的一种利用微生物矿化作用联合水泥加固海相淤泥的方法，其特征在于，步骤2)中将水泥和淤泥土进行混合搅拌3～10min，待搅拌均匀1～5min后加入胶结液再进行混合搅拌1～5min；步骤3)中加入具有诱导碳酸钙矿物沉积功能的微生物菌液搅拌1～5min。6.根据权利要求1所述的一种利用微生物矿化作用联合水泥加固海相淤泥的方法，其特征在于，所述胶结液为氯化钙...

【专利技术属性】
技术研发人员：林文彬，张佳源，曹生根，卓祖磊，郑长杰，高玉朋，吴杉颖，刘东东，唐孝琼，王彬，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：