【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种微生物砂浆及其制备方法，特别涉及一种沸石砂基微生物砂浆及其制备方法，属于微生物砂浆制备。
技术介绍
1、在现代土木工程领域，传统混凝土修复材料如砂浆由于其高强度和相对低成本而被广泛应用，但这些材料在持续的环境侵蚀和结构负荷影响下，往往显现出耐久性不足的问题。环氧树脂类等有机修复材料具有污染环境、易老化等难以避免的缺点，尤其是露天环境下很难保持较长的工作性能。因此，开发一种能够既环保又长效的新型建筑材料已成为研究的新趋势。
2、微生物砂浆材料作为一种创新的环保建筑材料，其通过微生物的生物胶凝作用快速修复受损结构，并在结构表面形成保护层，有效提升了构件的耐久性。这种材料基于微生物的代谢活动，通过菌种的培养和繁殖，促进特定矿物质在混凝土缺陷部位的沉积，实现结构的天然修复和强化。
3、然而，现有微生物砂浆的研发主要集中在微生物种类与胶凝条件的优化上，对微生物砂浆中骨料的选择和作用研究较为缺乏。传统微生物砂浆多采用常见的石英砂作为基础骨料，如中国专利cn103755195 b公开了一种利用产脲酶微生物和乙酸钙制备高强度微生物砂浆的方法，虽然其利用乙酸钙作为钙源和产脲酶微生物协同作用，规避了氯原子对混凝土结构造成的耐久性不足的问题，但其采用的骨料为大粒径石英砂，并未考虑到骨料的理化性质对于砂浆所起到的支撑作用，也并未考虑到骨料和微生物之间的相互作用关系，因而文件中石英砂的物理化学特性限制了微生物沉积作用的发挥，造成了制备周期长、产品强度不高且施工效果不稳定等问题。
4、为了克服以上缺陷，
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术的第一个目的是在于提供一种沸石砂基微生物砂浆，该砂浆通过将微生物和沸石砂结合，利用沸石砂的多孔结构和良好的物理支撑强度，为微生物的附着、生长和活性保持提供良好的环境，加速了砂浆的固结和强化过程，使得砂浆在2天内达到平均约74mpa的抗压强度。
2、本专利技术的第二个目的是在于提供一种沸石砂基微生物砂浆的制备方法，该方法具有制备周期短的特点，所制备的砂浆具有强度高、生物活性稳定等优势。
3、为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种沸石砂基微生物砂浆，该砂浆包括沸石砂、巴氏生孢八叠球菌菌液、胶结液和氯化钙固定液。
4、本专利技术的技术方案关键在于将微生物与沸石砂结合，沸石砂具有多孔结构，为细菌提供了充足的附着位点，并且能够储存一定量的气体，为细菌的生长代谢提供氧气。同时，沸石砂的强吸附效果和高吸附容量可以吸附大量的微生物细菌从而加快矿化反应，实现快速制备砂浆的目的。此外，沸石砂颗粒表面粗糙且多孔，能固定矿化生成的碳酸钙，进一步提高了微生物砂浆的强度。而本专利技术中的巴氏生孢八叠球菌利用沸石砂提供的优良附着环境，可以通过其旺盛的代谢活动来促进碳酸钙在混凝土缺陷部位的沉积，实现砂浆的强化。但是，巴氏生孢八叠球菌在矿化过程中会分解尿素，生成氨气，会对环境造成污染。而本专利技术中沸石砂则有效减缓了这一缺陷，沸石砂具有的良好吸附效果，可以将产生的氨气进行吸附固定，达到环境友好的目的。
5、作为一种优选的方案，所述沸石砂、巴氏生孢八叠球菌菌液、胶结液和氯化钙固定液的固液比为：1kg：(2.7～4.8)l：(4.7～12.2)l：(0.9～1.8)l；所述巴氏生孢八叠球菌菌液的脲酶活性为22～30mm urea/min；所述胶结液的浓度为0.8～1.2m；所述氯化钙固定液的浓度为0.03～0.07m。进一步优选，固液比为：1kg：(2.7～4.4)l：(4.7～12.2)l：(0.9～1.7)l。
6、作为一种优选的方案，所述沸石砂的粒径为0.1～0.2mm。沸石砂的粒径对于微生物砂浆的性能有着较大影响，该粒径范围下的沸石砂具有较高的比表面积，对细菌的吸附效果最好。更大粒径的沸石砂滞留细菌的能力会变差，而更小粒径的沸石砂已经超出了砂的粒径范围，难以作为骨料。
7、作为一种优选的方案，所述巴氏生孢八叠球菌菌液中巴氏生孢八叠球菌购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，菌株编号为1.3687。
8、作为一种优选的方案，所述巴氏生孢八叠球菌菌液为将巴氏生孢八叠球菌在发酵培养基中培养15～30h至其od600达到1.5～1.9。
9、作为一种优选的方案，所述胶结液为尿素和氯化钙摩尔比为1:(0.9～1.1)的混合溶液。
10、本专利技术还提供了一种沸石砂基微生物砂浆的制备方法，包括以下步骤：
11、1)将沸石砂利用水沉法填入模具内并进行排泡处理；
12、2)在模具中，先灌注氯化钙固定液，再灌注巴氏生孢八叠球菌菌液并静置处理，再灌注氯化钙固定液；再分多批次间歇式循环灌注胶结液，其中，每批次胶结液的灌注时间为20～25min，间歇静置时间为30～50min，批次总数为5～10次；
13、3)重复步骤2)过程2～5个循环。
14、本专利技术的制备方法利用一次灌菌多次灌胶(即灌注一次菌液后对应灌注5～10批次胶结液)的方法，可以保证在充足利用细菌矿化能力的基础上，大大提高胶结液钙离子的转化率。而断续灌胶(即在每批次灌注胶结液的时间为20～25min，随后间歇静置30～50min，以此为一个断续灌胶周期)的方法可以提高砂浆的均匀性和钙离子利用率。因而，本专利技术的制备方法周期短，所制备的砂浆具有强度高、生物活性稳定的优势。
15、作为一种优选的方案，所述模具下面有一进水口，上面有一出水口，两个进出口内侧均有一200目不锈钢滤网覆盖。
16、作为一种优选的方案，所述灌注巴氏生孢八叠球菌菌液并静置处理的时间为2.5～3.5h。
17、作为一种优选的方案，所述先灌注的氯化钙固定液的体积与沸石砂的质量比为(0.3～0.5)l：1kg。
18、作为一种优选的方案，所述巴氏生孢八叠球菌菌液的体积与沸石砂的质量比为(1.4～1.8)l：1kg。
19、作为一种优选的方案，所述再灌注的氯化钙固定液的体积与沸石砂的质量比为(0.1～0.2)l：1kg。
20、作为一种优选的方案，所述胶结液的每批次体积与沸石砂的质量比为(0.3～0.5)l：1kg。
21、作为一种优选的方案，所述步骤2中灌注速度为灌注方向横截面积每平方米每分钟1.5～2.5l。
22、作为一种优选的方案，所述步骤3中，每次循环中，所有液体的灌注速度较前一次循环减慢60～80％。这是由于随着微生物砂浆的矿化程度越来越高，内部孔隙体积逐渐减小，渗透系数也逐渐减小，减缓灌注速度可以提高后续胶结液的利用率。
23、作为一种优选的方案，所述灌注的环境温度应不低于18℃。
24、本专利技术与现有技术相比，具有如本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种沸石砂基微生物砂浆，其特征在于：包括沸石砂、巴氏生孢八叠球菌菌液、胶结液和氯化钙固定液。
2.根据权利要求1所述的一种沸石砂基微生物砂浆，其特征在于：所述沸石砂、巴氏生孢八叠球菌菌液、胶结液和氯化钙固定液的固液比为：1kg：(2.7～4.8)L：(4.7～12.2)L：(0.9～1.8)L；
3.根据权利要求1或2所述的一种沸石砂基微生物砂浆，其特征在于：所述沸石砂的粒径为0.1～0.2mm。
4.根据权利要求1或2所述的一种沸石砂基微生物砂浆，其特征在于：所述巴氏生孢八叠球菌菌液中巴氏生孢八叠球菌购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，菌株编号为1.3687。
5.根据权利要求1或2所述的一种沸石砂基微生物砂浆，其特征在于：所述巴氏生孢八叠球菌菌液为将巴氏生孢八叠球菌在发酵培养基中培养15～30h，至菌液的OD600达到1.5～1.9。
6.根据权利要求1或2所述的一种沸石砂基微生物砂浆，其特征在于：所述胶结液为尿素和氯化钙摩尔比为1:(0.9～1.1)的混合溶液。
7.权利要求1～6任一项所述的一种沸
8.根据权利要求7所述的一种沸石砂基微生物砂浆的制备方法，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的一种沸石砂基微生物砂浆的制备方法，其特征在于：
10.根据权利要求7所述的一种沸石砂基微生物砂浆的制备方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种沸石砂基微生物砂浆，其特征在于：包括沸石砂、巴氏生孢八叠球菌菌液、胶结液和氯化钙固定液。
2.根据权利要求1所述的一种沸石砂基微生物砂浆，其特征在于：所述沸石砂、巴氏生孢八叠球菌菌液、胶结液和氯化钙固定液的固液比为：1kg：(2.7～4.8)l：(4.7～12.2)l：(0.9～1.8)l；
3.根据权利要求1或2所述的一种沸石砂基微生物砂浆，其特征在于：所述沸石砂的粒径为0.1～0.2mm。
4.根据权利要求1或2所述的一种沸石砂基微生物砂浆，其特征在于：所述巴氏生孢八叠球菌菌液中巴氏生孢八叠球菌购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，菌株编号为1.3687。
5.根据权利要求1或2所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：王露，冀秀全，谢智鹏，刘数华，王景贤，任志盛，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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