CN108530013A - 微生物保温建材的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微生物保温建材制造方法，采用具有矿化沉积功能的微生物制备的菌液和对应的营养液为原材料，通过直接对各种轻集料矿化沉积或通过复合无机或有机胶凝材料，经过微生物灭活造孔，制备得到新型微生物保温板材、保温块材、保温混凝土和保温砂浆等。该方法还可以通过微生物矿化功能和灭活过程进一步改善已有传统保温材料的物理力学性能。采用微生物矿化沉积产物作为胶凝材料制造和改性建筑保温材料，能够有效解决保温材料强度和保温之间的矛盾，减少甚至避免使用水泥等胶凝材料，显著降低资源消耗，减少矿山开挖，消除污染排放，减轻环境压力和雾霾影响。本发明是一种绿色环保的建材制造方法，表现出很好的经济效益、环境效益和社会效益。

Description

微生物保温建材的制造方法
技术领域
本发明涉及保温建材技术领域，具体为一种微生物保温建材的制造方法。
背景技术
建筑耗能已经占到社会总能耗的35%以上，在建筑围护结构部位使用保温隔热材料成为降低建筑能耗的重要手段。传统建筑保温材料包括有机保温材料如聚苯板、挤塑板、聚氨酯板等，以及无机保温材料如岩棉板、膨胀珍珠岩板、无机保温砂浆、保温混凝土等。但是这些保温材料在生产制备过程中本身需要消耗大量的能源，对环境造成不利影响。例如传统膨胀珍珠岩板制备过程中需要利用水玻璃、水泥等作为粘结剂，而这些无机粘结材料生产过程中本身耗能高，污染重。为此，随着微生物学、土木工程等学科间的交叉研究不断发展，利用微生物矿化沉积功能产生的矿物粘结剂制备微生物建材成为解决上述问题的途径。
目前，发明专利申请ZL201510907609.1 公开了一种基于微生物矿化诱导技术制备固体废弃物建材制品的方法。此方法具有成本低、效果显著、环境友好，不会产生二次污染的优点。发明专利申请ZL201710275422.3公开了一种基于微生物加速矿化制备赤泥建材制品的方法，实现了对赤泥废弃物的有效利用，同时具有制备工艺简单、能耗低、环境友好等优点。尽管如此，上述基于微生物矿化机制制备的建材虽然强度较好，但是均不具备保温隔热功能，不能作为保温材料使用。
此外，传统有机保温材料导热系数低，保温性能好，但是防火性和耐久性差。无机保温材料具有良好的防火性和耐久性，但是无机保温材料导热系数偏高，保温性能差，限制了其推广应用。如何有效降低传统无机保温材料的导热系数，提高其保温性能，甚至达到有机保温材料的保温性能成为目前研究的瓶颈。
另外，保温材料大多通过高孔隙率和低容重来降低自身导热，这是因为空气的导热系数仅为0.025W/(m·K)，孔隙率越高，容重越低，保温性能越好。但是增加孔隙率较低容重的同时，带来保温材料强度的损失，这使得材料的保温性能和力学性能成为主要矛盾。
发明内容
本发明目的是提供一种微生物保温建材的制造方法，以解决现有建筑保温材料存在的不足。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种微生物保温建材的制造方法，包括如下步骤：
（1）、将具有矿化沉积功能的微生物对应的液体培养基，或者，液体培养基与无机或有机粉体按质量比150:1~30:1混合均匀的液体-粉体复合培养基，经过121℃高压蒸汽灭菌；其中，有机或无机粉体包括膨胀珍珠岩粉、膨胀珍珠岩助滤剂、珍珠岩尾矿粉、膨润土、硅灰、矿粉或可再分散性乳胶粉等。
（2）、将具有矿化沉积功能的微生物菌种利用液体培养基进行接种、培养，或将具有矿化沉积功能的微生物菌种利用液体-粉体复合培养基进行接种、培养。菌体接种至培养基后，将其置于恒温摇床内，在10℃~60℃，50~150r/min 转速下恒温培养3~72h。
其中，具有矿化沉积功能的微生物包括所有能够通过诱导产生矿化沉积物的微生物，包括单菌、混菌以及为适应制造工艺和环境而通过微生物驯化培养获得的单菌或混菌。单菌包括产脲酶菌或非产脲酶菌，以及为适应制造工艺和环境而通过微生物驯化培养获得的具有矿化沉积功能的混菌。产脲酶菌包括巴氏芽孢杆菌、空气芽孢杆菌、球形芽孢杆菌等；非产脲酶菌包括科氏芽孢杆菌、假坚强芽孢杆菌、嗜碱芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌等；腊样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、黄色粘球菌、巴氏芽孢八叠球菌、耐岩芽孢杆菌、绿脓杆菌、希瓦氏菌、大肠杆菌等。
混菌是由多种具有矿化沉积功能的微生物组成的微生物菌群，包括为适应制造工艺和环境而通过微生物驯化培养获得的具有矿化沉积功能的混菌，包括好氧型混菌、厌氧型混菌、兼性厌氧型混菌；本发明中混菌尤指混菌KJ01，分类命名：气单胞菌Aeromonas sp.，已于2018年3月26日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.15516，该保藏中心简称CGMCC，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所。其中，混菌KJ01按如下方式获得：以乳酸钠为碳源，污水处理厂活性污泥与花园泥为分离接种源，在选择培养液中富集和驯化具有矿化沉积功能的混菌KJ01。具体如下：按1:10的比例，在300mL锥形瓶中加入10mL污泥混合液和100mL选择培养液，用Na3PO3调pH至11，以无菌棉纱覆盖瓶口，在33℃恒温培养箱中静置培养2d。后取上层菌液在相同操作下进行传统的连续传代富集，每隔一个周期（2d）以10%的接种量转接到相同选择培养基中，连续转接10次左右。其中，选择培养液按C:N=500:5，取乳酸钠0.8428g/L，氯化铵0.0191g/L、微量元素培养液10mL/L进行配置。其中，微量元素培养液中维生素H 0.2g·L-1、叶酸（维生素B）0.2g·L-1、维生素B6 1g·L-1、维生素B2 0.5g·L-1、维生素B1 0.5g·L-1、烟酸（维生素B3）0.5g·L-1、维生素B12 0.01g·L-1，微量元素培养液使用时稀释100倍。
（3）、将步骤（2）所得菌液采用离心法离心10~40min，获得菌泥，备用。
（4）、将步骤（3）所得菌泥用蒸馏水稀释至OD600值为0.4~3.0，获得菌液，备用。
（5）、将步骤（3）所得菌泥加入至保护剂中，用振荡器混匀，制成菌悬液，然后在25~65℃下烘干得到菌粉；其中，保护剂为葡萄糖、乳糖、甘露醇、山梨醇、甘氨酸、谷氨酸、氯化钠或者碳酸钙等。
（6）、采用直接搅拌、浸泡、润湿、喷淋、真空浸渍等工艺将步骤（4）所得菌液与无机或有机粉体混合，获得携菌粉体浆料；其中，有机或无机粉体包括膨胀珍珠岩粉、膨胀珍珠岩助滤剂、珍珠岩尾矿粉、膨润土、硅灰、矿粉、可再分散性乳胶粉等。
（7）、根据微生物类型（或者制备保温材料类型以及制备保温材料所用其他粘结材料类型），制备营养液，并调整营养液温度和pH值处于合理范围。
（8）、以多孔轻骨料为载体，采用直接搅拌、浸泡、润湿、喷淋、真空浸渍等工艺将步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料吸附于多孔轻骨料表面和孔洞中，然后在25~65℃条件下烘干至恒重，获得负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料，备用。
其中，多孔轻骨料包括无机轻骨料和有机轻骨料，以及作为保温或吸附材料使用的多孔材料，粒径1nm~40mm。无机轻骨料包括膨胀珍珠岩、气凝胶膨胀珍珠岩、陶粒、陶砂、浮石、炉渣、膨胀蛭石、硅藻土、海泡石、硅藻棒土、凹凸棒土、气凝胶等无机纳米材料；有机轻骨料包括聚苯颗粒，聚氨酯颗粒，以及通过破碎得到的聚苯板碎颗粒、挤塑板碎颗粒、聚氨酯碎颗粒、酚醛板碎颗粒、稻壳、秸秆等。
（9）、多种类型的微生物保温建材制备如下：
Ⅰ、微生物保温板
将步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料按如下步骤进行处理：
a、首先将5~80份步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料直接与5~140份轻骨料或步骤（8）获得的负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料混合搅拌，其次加入5~80份步骤（7）获得的营养液继续搅拌，然后入模一次成型，然后在10~65℃温度下静置2~72h，脱模；
b、微生物灭活造孔：通过微生物灭活方法将步骤a获得的微生物保温材料中的微生物灭活；
c、干燥：将步骤b获得的灭活后的微生物保温材料采用微波干燥或在30~200℃条件下烘干至恒重，最后根据模具情况直接或通过切割获得微生物保温板材或块材。
Ⅱ、微生物保温板
将步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料按下述原材料重量份数混合：菌液或携菌粉体浆料5~100份、轻骨料或步骤（8）获得的负载矿化沉积功能的微生物轻骨料70~90份、营养液5~100份、无机胶凝材料5~80份、有机粘结剂5~20份、固体废弃物5~45份、纤维1~25份；然后重复Ⅰ中步骤a~c，获得微生物保温板材或块材。
Ⅲ、微生物保温板
将步骤（8）获得的负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料按如下步骤进行处理：
a、原材料入模：将负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料装填到具有渗透功能的多孔预制模具并密封填料口；
b、添加营养液：通过浸泡、喷淋、重力滴灌、蠕动泵灌注等方式向步骤a获得填满原材料的模具中添加步骤（7）获得的营养液；
c、补充营养液、菌液或营养液和菌液两者的混合液；
如采用模具浸泡方式添加营养液，则间隔2~12h监测一次营养液中营养成分的浓度、pH值、温度以及模具中负载微生物的浓度参数，并根据参数设定值补充营养液、菌液或营养液和菌液两者的混合液，并同时调整pH值和温度；如采用喷淋、重力滴灌、蠕动泵灌注等方式需间隔固定时间补充营养液、菌液或营养液和菌液两者的混合液；
d、拆模：待模板内原材料通过微生物矿化沉积胶结在一起，并达到预计强度之后进行拆模；
e、微生物灭活造孔：通过微生物灭活方法将步骤d获得的脱模后的微生物保温板中的微生物灭活，然后将灭活后的微生物保温板通过采用微波干燥或在30~200℃条件下烘干至恒重，获得微生物保温板。
Ⅳ、微生物保温板
将步骤（8）获得的负载矿化沉积功能的微生物轻骨料按下述重量份数原材料混合：负载矿化沉积功能的微生物轻骨料5~140份、无机胶凝材料5~80份、有机粘结剂5~20份、固体废弃物5~45份、纤维1~25份，发泡剂0.1~0.5份，然后重复Ⅲ中步骤a~e，获得微生物保温板。
Ⅴ、微生物保温隔墙板/微生物保温外墙板
将Ⅰ~Ⅳ所用模具中设置加强筋网片，然后重复Ⅰ中步骤a~c或Ⅲ中的步骤a~e，获得微生物保温隔墙板/微生物保温外墙板。
Ⅵ、微生物保温砖/微生物保温砌块
将步骤（8）获得的具有矿化沉积功能的微生物轻骨料与下述材料按所述重量份数混合：负载矿化沉积功能的微生物轻骨料5~140份、无机胶凝材料5~80份、有机粘结剂5~20份、固体废弃物5~45份、砂子10-40份、石子20~60份，发泡剂0.1~1份；然后重复Ⅲ中步骤a~e，获得微生物保温砖/微生物保温砌块。
Ⅶ、微生物再生保温砖/微生物再生保温砌块
将Ⅵ中所述石子和砂子按重量比10%~100%替换为再生骨料，然后重复Ⅲ中步骤a~e，获得微生物再生保温砖/微生物再生保温砌块。
Ⅷ、微生物保温混凝土
将步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料、步骤（7）获得的营养液、步骤（8）获得的负载矿化沉积功能的微生物轻骨料与下述重量份数的原材料混合：菌液或携菌粉体浆料100~200份、营养液100~200份、负载具有矿化沉积功能微生物的轻骨料10~140份、水泥5~450份、无机掺合料5~85份、砂子10~600份、石子25~1000份、减水剂1~4份、水10~100份，并按以下步骤进行制备得到微生物保温混凝土：
a、入模成型：首先将菌液或携菌粉体浆料、负载矿化沉积功能的微生物轻骨料、砂子、石子搅拌均匀，其次加入水泥、无机掺合料继续搅拌，然后将营养液、水、减水剂混合加入至搅拌完成，最后入模、振捣、标准养护；
b、灭活微生物造孔：脱模后采用微生物灭活方法灭活混凝土中微生物；
c、继续在标准养护条件下养护28天，获得满足强度要求的微生物保温混凝土。
Ⅸ、微生物再生保温混凝土
将Ⅷ中所述石子和砂子按重量比10%~100%替换为再生骨料，重复Ⅷ中步骤a~c获得微生物再生保温混凝土。
Ⅹ、微生物固废保温混凝土
将Ⅷ中所述石子按重量比10%~100%替换为固体废弃物，重复Ⅷ中步骤a~c获得微生物固废保温混凝土。
Ⅺ、微生物保温砂浆
将步骤（4）的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料、步骤（7）获得的营养液、步骤（8）获得的负载矿化沉积功能的微生物轻骨料与下述重量份数的原材料混合：菌液或携菌粉体浆料100~200份、营养液100~200份、负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料10~140份、水泥5~450、无机掺合料5~85、羟丙基纤维素醚（HPMC）1~10份、可再分散乳胶粉1~25份、聚丙烯纤维1~25份、发泡剂0.1~1份、水10~100份，并按以下步骤制备得到微生物保温砂浆：
a、首先将菌液或携菌粉体浆料、水泥、无机掺合料、羟丙基纤维素醚（HPMC）、可再分散乳胶粉、聚丙烯纤维混合均匀，然后加入营养液、水继续搅拌，制备得到保温砂浆；
b、灭活微生物造孔：待保温砂浆在内、外墙施工完毕，1~7天后采用微生物灭活方法灭活砂浆中微生物；
c、继续养护至28天，获得满足强度要求的微生物保温砂浆。
Ⅻ、将Ⅰ~Ⅺ中所述菌液按OD600值相等的条件替换为步骤（5）获得菌粉和水的混合液，制备得到微生物保温板、微生物保温隔墙板/微生物保温外墙板、微生物保温砖/微生物保温砌块、微生物保温混凝土、微生物再生保温混凝土、微生物固废保温混凝土和微生物保温砂浆；
ⅩⅢ、将采用传统工艺生产或采用微生物制造方法生产的保温建材，其中保温建材指无机保温板、有机保温板、保温砖、保温砌块、耐火砖，采用如下步骤进行改性处理：
a、负载微生物：采用涂刷、浸泡、喷淋、真空浸渍等方式将步骤（4）制备的菌液或步骤（6）制备的携菌粉体浆料施于无保温建材的表面，使这些材料负载具有矿化沉积功能的微生物；
b、添加营养液：将上述获负载微生物的保温建材通过涂刷、浸泡、喷淋、真空浸渍方式添加步骤（7）获得的营养液；
c、补充营养液、菌液微或携菌微生物浆料：如采用涂刷、喷淋、滴灌、蠕动泵灌注等方式添加营养液，则需间隔12~24h补充营养液、微生物浆料或菌液；如采用浸泡方式添加营养液，则间隔2~12h小时监测一次营养液中营养成分的浓度、pH值、温度，以及负载微生物保温材料中微生物的浓度等参数补充营养液、微生物浆料或菌液；
d、微生物灭活造孔：通过微生物灭活方法将步骤c获得的微生物改性保温建材中的微生物灭活，然后将灭活后的微生物保温建材通过采用微波干燥或在30~200℃条件下烘干至恒重，获得微生物补强造孔的保温建材。
其中，预制模具包括刚性模具如钢制模具、木制模具、亚克力模具、塑料模具等，柔性模具如钢丝网模具、土工织布模具、尼龙网模具、聚丙烯网模具等，以及适用于装配式预制构件生产的大型模具。
微生物灭活方法包括微波灭菌、高压灭菌锅121℃灭菌、鼓风干燥箱121℃灭菌、紫外光灭菌等方式。
无机胶凝材料包括水泥、石灰、石膏、硅灰、粘土、膨润土、水玻璃、烧碱、硼砂、磷酸盐类胶黏剂等。
水泥包括普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、菱镁水泥、硫酸镁水泥、铝酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、低碱硫铝酸盐水泥、膨胀水泥、白水泥等。
有机粘结剂包括聚乙烯醇、环氧树脂、白乳胶、可再分散性乳胶粉、淀粉、糯米汁等。
固体废弃物包括粉煤灰、煤矸石、赤泥、污泥、工程弃土、飞灰、炉渣等。
纤维包括无机纤维和有机纤维，无机纤维包括玻璃纤维、陶瓷纤维、硅酸铝纤维、玄武岩纤维等，有机纤维包括聚丙烯纤维、聚酯纤维、稻壳、稻草、秸秆等。
发泡剂包括植物发泡剂、动物发泡剂、双氧水、铝粉，或使用过氧化钙替代上述发泡剂使用。
无机掺合料包括粉煤灰、硅灰、矿粉、石灰等。
无机保温板包括烧结保温板和非烧结保温板，其中包括膨胀珍珠岩保温板、岩棉板、膨胀蛭石板、发泡水泥板、气凝胶毡板等。
有机保温板包括模塑聚苯板、挤塑聚苯板、聚氨酯板、酚醛板及其防火改性之后获得的有机-无机复合板材等。
通过试验发现，本发明具有如下有益效果：
第一、采用微生物矿化沉积产物作为胶凝材料制造和改性建筑保温材料，能够有效解决保温材料强度和保温之间的矛盾，减少甚至避免使用水泥等胶凝材料，显著降低资源消耗，减少矿山开挖，消除污染排放，减轻环境压力和雾霾影响，是一种绿色环保的建材制造方法，表现出很好的经济效益、环境效益和社会效益。
第二、微生物的矿化沉积过程和矿化沉积产物的形貌是可控的，通过控制微生物矿化沉积环境，促使其矿化产物形成微纳米级空间颗粒，并进一步形成空间多孔网络结构，在提高微生物保温材料强度的同时，显著降低自身的导热系数。
第三、采用具有矿化沉积功能的微生物制备保温板、保温墙板、保温砖、保温混凝土和保温砂浆，待微生物矿化沉积达到预计强度后对其进行灭活，微生物自身消亡产生的坑蚀孔洞孔径在1μm左右。由于材料内部含有大量微生物，这些微生物产生的不计其数的坑蚀孔洞将会显著提高材料的孔隙率，进一步降低材料的导热系数，对提高其保温性能产生积极的效果，能够较好解决建筑保温材料保温和强度之间的矛盾。
第四、与传统保温材料相比，同等容重下采用微生物制造的保温建材导热系数得以降低，强度得以提高。以微生物膨胀珍珠岩保温板为例，其导热系数低于0.04W/(m·K)，强度仍然可以大于0.5MPa，物理力学性能由于传统膨胀珍珠岩板，并且保温性能与有机保温材料接近，但是强度高于有机保温材料；
第五、采用微生物矿化沉积方法不仅能够用于制造新的微生物建材，而且能够进一步改善已有保温板、保温墙板、保温砖、保温混凝土和保温砂浆的物理力学性能，包括强度、吸水率、导热系数。而这种改善主要原因包括一下两方面：一是采用具有矿化沉积功能的微生物菌液及其对应营养液通过涂刷、浸泡、喷淋、滴灌对保温板、保温砖和保温砌块进行改性处理，由于微生物的矿化功能产生的矿物加固，以及微生物灭活消亡后产生的微米级坑蚀孔洞，将显著提高这些材料的强度，并进一步降低材料的导热系数，提高其保温性能；二是由于微生物矿化沉积产物对保温材料较大孔隙的填充，显著降低材料的对流传热，提高材料的保温性能。
第六、混菌KJ01能够在高温、高压、高碱及干燥等环境中生存，混菌KJ01具有较强转化形成CaCO3的能力，这对微生物在无机或有机胶凝材料内部复杂的环境中保持活性提供了保障。混菌KJ01应用于微生物保温建材制造能够产生更高的强度，矿化沉积产物导热系数更低，应用于保温建材制造有益效果显著。
本发明设计合理，采用微生物矿化沉积产物作为胶凝材料制造和改性建筑保温材料，能够有效解决保温材料强度和保温之间的矛盾，减少甚至避免使用水泥等胶凝材料，显著降低资源消耗，减少矿山开挖，消除污染排放，减轻环境压力和雾霾影响，是一种绿色环保的建材制造方法，表现出很好的经济效益、环境效益和社会效益。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施例进行详细说明。
本发明所述的微生物保温建材制造方法，采用具有矿化沉积功能的微生物（具体优选为混菌KJ01，已于2018年3月26日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号分别为CGMCC No.15516）制备的菌液和对应的营养液为原材料，通过直接对各种轻集料矿化沉积或通过复合无机或有机胶凝材料，经过微生物灭活造孔，制备得到新型微生物保温板材、保温块材、保温混凝土和保温砂浆等。该方法还可以通过微生物矿化功能和灭活过程进一步改善已有传统保温材料的物理力学性能。
其中，混菌KJ01按如下方式获得：以乳酸钠为碳源，污水处理厂活性污泥与花园泥为分离接种源，在选择培养液中富集和驯化具有矿化沉积功能的混菌KJ01。具体为按1:10的比例，在300mL锥形瓶中加入10mL污泥混合液和100mL选择培养液，用Na3PO3调pH至11，以无菌棉纱覆盖瓶口，在33℃恒温培养箱中静置培养2d。后取上层菌液在相同操作下进行传统的连续传代富集，每隔一个周期（2d）以10%的接种量转接到相同选择培养基中，连续转接10次左右。其中，选择培养液按C:N=500:5，取乳酸钠0.8428g/L，氯化铵0.0191g/L、微量元素培养液10mL/L进行配置。其中，微量元素培养液中维生素H 0.2g·L-1、叶酸（维生素B）0.2g·L-1、维生素B6 1g·L-1、维生素B2 0.5g·L-1、维生素B1 0.5g·L-1、烟酸（维生素B3）0.5g·L-1、维生素B12 0.01g·L-1，微量元素培养液使用时稀释100倍。
具体实施例如下：
实施例1
一种微生物聚苯颗粒保温板制备方法如下：
（1）、选用具有矿化沉积功能的混菌KJ01，利用液体培养基进行接种、培养。液体培养基成分为：超纯水1L、胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g，用5mol/L NaOH调pH至7.0。菌体接种至液体培养基后，将其置于恒温摇床内，在30℃，120r/min 转速下恒温培养24h，得到菌液。
（2）、将步骤（1）所得菌液采用离心法离心2min，获得菌泥，备用。
（3）、将步骤（2）所得菌泥用蒸馏水稀释至OD600值为2.0，获得菌液，备用。
（4）、采用直接搅拌、浸泡、润湿、喷淋、真空浸渍等工艺将步骤（3）所得菌液与粒径为0.01mm的膨胀珍珠岩粉体混合，获得携菌粉体浆料。
（5）、配制诱导微生物矿化沉积用营养液。利用蒸馏水配置乳酸钙含量1.2g/L、氯化钙含量1.3g/L的营养液，为保证微生物活性，营养液温度保持在30℃，pH保持在7.0~8.0左右，备用。
（6）、将步骤（4）获得的携菌粉体浆料80份与5份聚苯颗粒混合搅拌，其次加入80份步骤（5）获得的营养液继续搅拌，然后入模一次成型，然后在25℃温度下静置24h，然后脱模。
（7）、微生物灭活造孔：采用微波方法进行微生物灭活。
（8）、将上述获得的灭活后的微生物聚苯保温板采用微波干燥至恒重，最后获得微生物聚苯颗粒保温板。
经试验测定，上述微生物聚苯颗粒保温板导热系数≤0.039W/(m·K)，抗压强度≥0.5MPa。
实施例2
一种微生物聚苯颗粒保温板制备方法如下：
（1）、选用具有矿化沉积功能的混菌KJ01，利用液体培养基进行接种、培养。液体培养基成分为：超纯水1L、胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g，用5mol/L NaOH调pH至7.0。菌体接种至液体培养基后，将其置于恒温摇床内，在30℃，120r/min 转速下恒温培养24h，得到菌液。
（2）、将步骤（1）所得菌液采用离心法离心2min，获得菌泥，备用。
（3）、将步骤（2）所得菌泥用蒸馏水稀释至OD600值为3.0，获得菌液，备用。
（4）、采用直接搅拌、浸泡、润湿、喷淋、真空浸渍等工艺将步骤（3）所得菌液与粒径为0.01mm的膨胀珍珠岩粉体混合，获得携菌粉体浆料。
（5）、配制诱导微生物矿化沉积用营养液。利用蒸馏水配置乳酸钙含量1.2g/L、氯化钙含量1.3g/L的营养液，为保证微生物活性，营养液温度保持在30℃，pH保持在7.0~8.0左右，备用。
（6）、将步骤（4）获得的携菌粉体浆料5份与140份聚苯颗粒混合搅拌，其次加入5份步骤（5）获得的营养液继续搅拌，然后入模一次成型，然后在25℃温度下静置24h，然后脱模。
（7）、微生物灭活造孔：采用微波方法进行微生物灭活。
（8）、将上述获得的灭活后的微生物聚苯保温板采用微波干燥至恒重，最后获得微生物聚苯颗粒保温板。
经试验测定，上述微生物聚苯颗粒保温板导热系数≤0.035W/(m·K)，抗压强度≥0.2MPa。
实施例3
一种微生物膨胀珍珠岩保温板制备方法如下：
（1）、选用具有矿化沉积功能的混菌KJ01，利用液体培养基进行接种、培养。液体培养基成分为：超纯水1L、胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g，用5mol/L NaOH调pH至7.0。菌体接种至液体培养基后，将其置于恒温摇床内，在30℃，120r/min 转速下恒温培养24h，得到菌液。
（2）、将步骤（1）所得菌液采用离心法离心2min，获得菌泥，备用。
（3）、将步骤（2）所得菌泥用蒸馏水稀释至OD600值为0.9，获得菌液，备用。
（4）、配制诱导微生物矿化沉积用营养液。利用蒸馏水配置乳酸钙含量1.2g/L、氯化钙含量1.3g/L的营养液，为保证微生物活性，营养液温度保持在30℃，pH保持在7.0~8.0左右，备用。
（5）、以粒径为0.01~5mm的膨胀珍珠岩为载体，采用真空浸渍工艺将步骤（3）获得的菌液吸附于膨胀珍珠岩的孔洞中，真空浸渍吸附压力为-0.06MPa，然后35℃条件下烘至恒重获得负载混菌KJ01的微生物膨胀珍珠岩，备用。
（6）、将步骤（5）获得的负载混菌KJ01的微生物膨胀珍珠岩直接填满具有渗透功能的多孔预制钢模具，并密封入料口。
（7）、将步骤（6）获得的填满负载微生物膨胀珍珠岩的模具通过浸泡方添加步骤（4）获得的营养液。
（8）、每间隔4小时监测一次营养液中营养成分的浓度、pH值、温度以及模具中负载微生物的浓度值四个参数，并根据参数设定值补充营养液、调整pH值和温度，如负载微生物的浓度值降低需将模板取出再次浸泡入步骤（3）获得的菌液中补充菌液。
（9）、待模板原材料通过微生物沉积矿物胶结在一起并达到预计强度后拆模。
（10）拆模的膨胀珍珠岩板在121℃烘箱中进行微生物灭活，然后将灭活后的微生物膨胀珍珠岩保温板在105℃条件下继续烘干至恒重获得微生物膨胀珍珠岩保温板。
经试验测定，上述微生物膨胀珍珠岩保温板导热系数≤0.04W/(m·K)，抗压强度≥0.5MPa。
实施例4
一种微生物膨胀珍珠岩保温板制备方法如下：
（1）、选用具有矿化沉积功能的巴氏芽孢杆菌，利用液体培养基进行接种、培养。液体培养基成分为：酵母粉7g/L、三甲基甘氨酸5g/L、胰蛋白胨9g/L、硫酸铵5g/L、谷氨基酸3g/L、尿素9g/L，用2mol/L的NaOH溶液调整培养基pH值至9.0。菌体接种至液体培养基后，将其置于恒温摇床内，在30℃，120r/min 转速下恒温培养24h，得到菌液；
（2）、将步骤（1）所得菌液采用离心法离心2min，获得菌泥，备用；
（3）、将步骤（2）所得菌泥用蒸馏水稀释至OD600值为0.9，获得菌液，备用；
（4）、配制诱导微生物矿化沉积用营养液。营养液中各物质含量：尿素0.7mol/L、氯化钙0.7mol/L。为保证微生物活性，营养液温度保持在30℃，pH保持在8.0~9.0左右，备用；
（5）、以粒径为0.01~5mm的膨胀珍珠岩为载体，采用真空浸渍工艺将步骤（3）获得的菌液吸附于膨胀珍珠岩的孔洞中，真空浸渍吸附压力为-0.06MPa，然后35℃条件下烘至恒重获得负载巴氏芽孢杆菌的微生物膨胀珍珠岩，备用；
（6）、将步骤（5）获得的负载巴氏芽孢杆菌的微生物膨胀珍珠岩直接填满具有渗透功能的多孔预制钢模具，并密封入料口；
（7）、将步骤（6）获得的填满负载微生物膨胀珍珠岩的模具通过浸泡方添加步骤（4）获得的营养液；
（8）、每间隔4小时监测一次营养液中营养成分的浓度、pH值、温度，以及模具中负载微生物的浓度值四个参数，并根据参数设定值补充营养液、调整pH值和温度，如负载微生物的浓度值降低需将模板取出再次浸泡入步骤（3）获得的菌液中补充菌液；
（8）待模板原材料通过微生物沉积矿物胶结在一起并达到预计强度后拆模；
（9）拆模的膨胀珍珠岩板在121℃烘箱中进行微生物灭活，然后将灭活后的微生物膨胀珍珠岩保温板在105℃条件下继续烘干至恒重获得微生物膨胀珍珠岩保温板。
经试验测定，上述微生物膨胀珍珠岩保温板导热系数≤0.045W/(m·K)，抗压强度≥0.3MPa。
实施例5~7
一种微生物膨胀珍珠岩保温板的制备方法如下：
（1）、选用具有矿化沉积功能的混菌KJ01，液体培养基与粒径为0.01mm膨胀珍珠岩粉体混合或的液体-粉体复合培养基，在121℃高压蒸汽条件下灭菌，然后进行接种、培养。液体培养基成分为：超纯水1L、胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g、0.01mm膨胀珍珠岩6.7g，用5mol/L NaOH调pH至7.0。菌体接种至液体培养基后，将其置于恒温摇床内，在30℃，120r/min 转速下恒温培养24h，得到菌液。
（2）、将步骤（1）所得菌液采用离心法离心30min，获得菌泥，备用。
（3）、将步骤（2）所得菌泥用蒸馏水稀释至OD600值为0.9，获得菌液，备用。
（4）、配制诱导微生物矿化沉积用营养液。利用蒸馏水配置乳酸钙含量1.2g/L、氯化钙含量1.3g/L的营养液，为保证微生物活性，营养液温度保持在30℃，pH保持在7.0~8.0左右，备用。
（5）、以粒径为0.01~5mm的膨胀珍珠岩为载体，采用真空浸渍工艺将步骤（3）获得的菌液吸附于膨胀珍珠岩的孔洞中，真空浸渍吸附压力为-0.06MPa，然后在35℃条件下烘至恒重获得负载混菌KJ01的微生物膨胀珍珠岩，备用。
（6）、将步骤（5）获得的负载混菌KJ01的微生物膨胀珍珠岩按下述表1重量份数原材料混合，其中无机胶凝材料为P·O 42.5水泥，有机粘结剂为聚乙烯醇，固体废弃物为粉煤灰，纤维采用聚丙烯纤维，然后填入具有渗透功能的多孔预制钢模具并密封入料口。
（7）、将步骤（6）获得填满微生物膨胀珍珠岩的模具通过浸泡方添加步骤（4）获得的营养液。
（8）、间隔4小时监测一次营养液中营养成分的浓度、pH值、温度，以及模具中负载微生物浓度值四个参数，并根据参数设定值补充营养液、调整pH值和温度，如负载微生物的浓度值降低需将模板取出再次浸泡入步骤（3）获得的菌液中补充菌液。
（9）、待模板原材料通过微生物沉积矿物胶结在一起并达到预计强度后拆模。
（10）、拆模的珍珠岩板在121℃烘箱中进行微生物灭活，然后将灭活后的微生物保温板在105℃条件下继续烘干至恒重获得微生物膨胀珍珠岩保温板。
表1 实施例5~7原材料重量份数
经试验测定，上述微生物膨胀珍珠岩保温板物理力学性能见表2所示。
表2 实施例5~7微生物膨胀珍珠岩保温板物理力学性能
实施例8
一种微生物膨胀珍珠岩隔墙板的制备方法如下：
（1）、选用具有矿化沉积功能的混菌KJ01，利用液体培养基进行接种、培养。液体培养基成分为：超纯水1L、胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g，用5mol/L NaOH调pH值至7.0。菌体接种至液体培养基后，将其置于恒温摇床内，在30℃，120r/min 转速下恒温培养24h，得到菌液。
（2）、将步骤（1）所得菌液采用离心法离心30min，获得菌泥，备用。
（3）、将步骤（2）所得菌泥用蒸馏水稀释至OD600值为2.0，获得菌液，备用。
（4）、配制诱导微生物矿化沉积用营养液。利用蒸馏水配置乳酸钙含量3.6g/L的营养液，为保证微生物活性，营养液温度保持在30℃，pH值保持在7.0~8.0左右，备用。
（5）、以粒径为0.01~20mm的膨胀珍珠岩为载体，采用真空浸渍工艺将步骤（3）获得的菌液吸附于膨胀珍珠岩的孔洞中，真空浸渍吸附压力为-0.08MPa，然后在35℃条件下烘至恒重获得负载混菌KJ01的微生物膨胀珍珠岩，备用。
（6）、将步骤（5）获得的负载混菌KJ01的微生物膨胀珍珠岩按下述表3重量份数原材料混合，其中无机胶凝材料为P·O 52.5水泥，有机粘结剂为聚乙烯醇，固体废弃物为粉煤灰，纤维采用聚丙烯纤维，然后填入具有渗透功能并且模具中部加设直径为6mm的钢丝网片的多孔预制模具并密封入料口。
（7）、将步骤（6）获得填满微原材料的模具通过喷淋方式添加步骤（4）获得的营养液。
（8）、间隔12小时补充一次步骤（3）获得的菌液和步骤（4）获得的营养液。
（9）待模板原材料通过微生物沉积矿物胶结在一起并达到预计强度后拆模。
（10）拆模的珍珠岩隔墙板通过紫外光灭活微生物，获得微生物膨胀珍珠岩保温隔墙板。
表3 实施例8原材料重量份数
经试验测定，上述微生物膨胀珍珠岩隔墙板传热系数≤0.45W/(m2·K)，抗压强度≥3.5MPa，抗冲击性能满足规范要求，即经5次冲击后板表面无裂纹。
实施例9
一种微生物膨胀珍珠岩隔墙板的制备方法如下：
（1）、选用具有矿化沉积功能的巴氏芽孢杆菌，液体培养基与粒径为0.01mm膨胀珍珠岩粉体混合或的液体-粉体复合培养基，在121℃高压蒸汽条件下灭菌，利用液体培养基进行接种、培养。液体培养基成分为：超纯水1L，酵母粉7g、三甲基甘氨酸5g、胰蛋白胨9g、硫酸铵5g、谷氨基酸3g、尿素9g，0.01mm膨胀珍珠岩15g，用2mol/L的NaOH溶液调整培养基pH值至9.0。菌体接种至液体培养基后，将其置于恒温摇床内，在30℃，120r/min 转速下恒温培养48h，得到菌液；
（2）、将步骤（1）所得菌液采用离心法离心30min，获得菌泥，备用；
（3）、将步骤（2）所得菌泥用蒸馏水稀释至OD600值为2.0，获得菌液，备用；
（4）、配制诱导微生物矿化沉积用营养液。营养液中各物质含量：尿素0.7mol/L、氯化钙0.7mol/L。为保证微生物活性，营养液温度保持在30℃，pH保持在8.0~9.0左右，备用；
（5）、以粒径为0.01~20mm的膨胀珍珠岩为载体，采用真空浸渍工艺将步骤（3）获得的菌液吸附于膨胀珍珠岩的孔洞中，真空浸渍吸附压力为-0.08MPa，然后在35℃条件下烘至恒重获得负载巴氏芽孢杆菌的微生物膨胀珍珠岩，备用；
（6）、将步骤（5）获得的负载巴氏芽孢杆菌的微生物膨胀珍珠岩按下述表4重量份数原材料混合，其中无机胶凝材料为P·O 52.5水泥，有机粘结剂为聚乙烯醇，固体废弃物为粉煤灰，纤维采用聚丙烯纤维，然后填入具有渗透功能并且模具中部加设直径为6mm的钢丝网片的多孔预制模具并密封入料口；
（7）、将步骤（6）获得填满微原材料的模具通过喷淋方式添加步骤（4）获得的营养液；
（8）、间隔12小时补充一次步骤（3）获得的菌液和步骤（4）获得的营养液；
（9）待模板原材料通过微生物沉积矿物胶结在一起并达到预计强度后拆模；
（10）拆模的珍珠岩隔墙板通过紫外光灭活微生物，获得微生物膨胀珍珠岩保温隔墙板。
表4 实施例9原材料重量份数
经试验测定，上述微生物膨胀珍珠岩隔墙板传热系数≤0.45W/(m2·K)，抗压强度≥3.5MPa，抗冲击性能满足规范要求，即经5次冲击后板表面无裂纹。
实施例10~13
一种微生物陶粒保温砖的制备方法如下：
（1）、选用具有矿化沉积功能的混菌KJ01，利用液体培养基进行接种、培养。液体培养基成分为：超纯水1L、胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g，用5mol/L NaOH调pH至7.0。菌体接种至液体培养基后，将其置于恒温摇床内，在30℃，120r/min转速下恒温培养24h，得到菌液。
（2）、将步骤（1）所得菌液采用离心法离心20min，获得菌泥，备用。
（3）、将步骤（2）所得菌泥用蒸馏水稀释至OD600值为2.0，获得菌液，备用。
（4）、配制诱导微生物矿化沉积用营养液。利用蒸馏水配置乳酸钙含量2.4g/L的营养液，为保证微生物活性，营养液温度保持在30℃，pH保持在7.0~8.0左右，备用。
（5）、以粒径为2~10mm的陶粒为载体，采用真空浸渍工艺将步骤（3）获得的菌液吸附于陶粒的孔洞中，真空浸渍吸附压力为-0.08MPa，然后在35℃条件下烘至恒重获得负载混菌KJ01的微生物陶粒，备用。
（6）、将步骤（5）获得的负载混菌KJ01的微生物陶粒按下述表5重量份数原材料混合，其中无机胶凝材料为P·O 42.5水泥，有机粘结剂为聚乙烯醇，固体废弃物为粉煤灰，然后填入具有渗透功能的预制钢模具，并密封入料口。
（7）、将步骤（6）获得填满微原材料的模具通过重力滴灌方式添加步骤（4）获得的营养液。
（8）、间隔8小时补充一次步骤（3）获得的菌液和步骤（4）获得的营养液。
（9）待模板原材料通过微生物沉积矿物胶结在一起并达到预计强度后拆模。
（10）拆模的微生物陶粒保温砖通过121℃高压灭菌锅灭活微生物，获得微生物陶粒保温砖。
表5 实施例10~13原材料重量份数
注：*表示以再生骨料100*替代普通砂子和石子。
经试验测定，上述微生物陶粒保温砖物理力学性能见表6所示。
表6 实施例10~13微生物陶粒保温砖物理力学性能
实施例14~18
一种微生物保温混凝土的制备方法如下：
（1）、选用具有矿化沉积功能的混菌KJ01，利用液体培养基进行接种、培养。液体培养基成分为：超纯水1L、胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g，用5mol/L NaOH调pH至7.0。菌体接种至液体培养基后，将其置于恒温摇床内，在30℃，120r/min 转速下恒温培养24h，得到菌液。
（2）、将步骤（1）所得菌液采用离心法离心30min，获得菌泥，备用。
（3）、将步骤（2）所得菌泥用蒸馏水稀释至OD600值为2.0，获得菌液，备用。
（4）、配制诱导微生物矿化沉积用营养液。利用蒸馏水配置乳酸钙含量为3.6g/L的营养液，为保证微生物活性，营养液温度保持在30℃，pH保持在7.0~8.0左右，备用。
（5）、以粒径为0.5~4mm的膨胀珍珠岩为载体，采用真空浸渍工艺将步骤（3）获得的菌液吸附于膨胀珍珠岩的孔洞中，真空浸渍吸附压力为-0.08MPa，然后在35℃条件下烘至恒重获得负载混菌KJ01的微生物膨胀珍珠岩，备用。
（6）、将步骤（3）获得的菌液、步骤（4）获得的营养液、步骤（5）获得的负载混菌KJ01的微生物膨胀珍珠岩按表7所述重量份数混合，其中水泥为P·O 52.5水泥，无机掺合料为硅灰，减水剂为聚羧酸减水剂。
（7）、将表7中的中菌液、负载混菌KJ01的微生物膨胀珍珠岩、砂子、石子搅拌均匀，其次加入水泥、硅灰继续搅拌，然后将营养液和聚羧酸减水剂混合加入至搅拌完成，最后入模、振捣、标准养护。
（8）、脱模后采用紫外光灭活混凝土中微生物。
（9）、继续在标准养护条件下养护至28天，获得满足强度要求的微生物保温混凝土。
表7 实施例14~18原材料重量份数
注：*表示以再生骨料100*替代普通砂子和石子。
**表示石子由固体废弃物煤矸石100%替代。
***表示以携菌粉体浆料100%替代菌液。
经试验测定，上述微生物保温混凝土物理力学性能见表8所示。
表8 实施例14~18微生物保温混凝土物理力学性能
实施例19~23：微生物保温混凝土
（1）、选用具有矿化沉积功能的科氏芽孢杆菌，采用常规接种、培养方法，利用液体培养基进行培养。培养基成分为：蛋白胨5g/L、牛肉膏3g/L、碳酸钠0.53g/L、碳酸氢钠0.42g/L。利用NaOH调节调节培养基pH值为10.0。121℃高压灭菌20min。利用恒温摇床在30℃，120r/min转速下恒温培养24h。
（2）、将步骤（1）所得菌液采用离心法离心30min，获得菌泥，备用；
（3）、将步骤（2）所得菌泥用蒸馏水稀释至OD600值为2.0，获得菌液，备用；
（4）、配制诱导微生物矿化沉积用营养液。利用蒸馏水配置乳酸钙含量为3.6g/L的营养液，为保证微生物活性，营养液温度保持在30℃，pH保持在7.0~8.0左右，备用；
（5）、以粒径为0.5~4mm的膨胀珍珠岩为载体，采用真空浸渍工艺将步骤（3）获得的菌液吸附于膨胀珍珠岩的孔洞中，真空浸渍吸附压力为-0.08MPa，然后在35℃条件下烘至恒重获得负载科氏芽孢杆菌的微生物膨胀珍珠岩，备用；
（6）、将步骤（3）获得的菌液、步骤（4）获得的营养液、步骤（5）获得的负载科氏芽孢杆菌的微生物膨胀珍珠岩按表9所述重量份数混合，其中水泥为P·O 52.5水泥，无机掺合料为硅灰，减水剂为聚羧酸减水剂；
（7）将表9中的中菌液、负载科氏芽孢杆菌的微生物膨胀珍珠岩、砂子、石子搅拌均匀，其次加入水泥、硅灰继续搅拌，然后将营养液和聚羧酸减水剂混合加入至搅拌完成，最后入模、振捣、标准养护；
（8）脱模后采用紫外光灭活混凝土中微生物；
（9）继续在标准养护条件下养护至28天，获得满足强度要求的微生物保温混凝土。
表9 实施例19~23原材料重量份数
注：*表示以再生骨料100*替代普通砂子和石子。
**表示石子由固体废弃物煤矸石100%替代。
经试验测定，上述微生物保温混凝土物理力学性能见表10所示。
表10 实施例19~23微生物保温混凝土物理力学性能
实施例24~26
一种微生物保温砂浆的制备方法如下：
（1）、选用具有矿化沉积功能的混菌KJ01，利用液体培养基进行接种、培养。液体培养基成分为：超纯水1L、胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g，用5mol/L NaOH调pH至7.0。菌体接种至液体培养基后，将其置于恒温摇床内，在30℃，120r/min 转速下恒温培养24h，得到菌液。
（2）、将步骤（1）所得菌液采用离心法离心30min，获得菌泥，备用。
（3）、将步骤（2）所得菌泥用蒸馏水稀释至OD600值为0.4，获得菌液，备用。
（4）、将步骤（2）所得菌泥加入甘露醇保护剂中，用振荡器混匀，制成菌悬液，然后在25~65℃下烘干得到菌粉。
（5）、配制诱导微生物矿化沉积用营养液。利用蒸馏水配置乳酸钙含量为1.2g/L的营养液，为保证微生物活性，营养液温度保持在30℃，pH保持在7.0~8.0左右，备用。
（6）、以粒径为0.5~4mm的膨胀珍珠岩为载体，采用真空浸渍工艺将步骤（3）获得的菌液吸附于膨胀珍珠岩的孔洞中，真空浸渍吸附压力为-0.08MPa，然后在35℃条件下烘至恒重获得负载混菌KJ01的微生物膨胀珍珠岩，备用。
（7）、将步骤（3）获得的菌液、步骤（5）获得的营养液、步骤（6）获得的负载混菌KJ01的微生物膨胀珍珠岩按表11所述重量份数混合，其中水泥为P·O 42.5水泥，无机掺合料为粉煤灰。具体混合工艺为：首先将菌液、水泥、无机掺合料、羟丙基纤维素醚（HPMC）、可再分散乳胶粉、聚丙烯纤维混合均匀，然后加入营养液继续搅拌，制备得到保温砂浆。
（8）、建筑内外墙施工完保温砂浆层3天后，用紫外光灭活保温砂浆中的微生物。
（9）、继续在养护28天，获得满足强度要求的微生物保温砂浆。
表11 实施例24~26原材料重量份数
注：*表示菌液由步骤（3）获得的菌粉与水按比例混合得到，获得的OD600为0.4的菌液。
经试验测定，上述微生物陶粒保温砖物理力学性能见表12所示。
表12 实施例24~26微生物保温砂浆物理力学性能
实施例27
一种传统聚苯颗粒有机保温板微生物改性方法如下：
（1）、选用具有矿化沉积功能的混菌KJ01，利用液体培养基进行接种、培养。液体培养基成分为：超纯水1L、胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g，用5mol/L NaOH调pH至7.0。菌体接种至液体培养基后，将其置于恒温摇床内，在30℃，120r/min 转速下恒温培养24h，得到菌液。
（2）、将步骤（1）所得菌液采用离心法离心20min，获得菌泥，备用。
（3）、将步骤（2）所得菌泥用蒸馏水稀释至OD600值为0.9，获得菌液，备用。
（4）、配制诱导微生物矿化沉积用营养液。利用蒸馏水配置乳酸钙含量1.2g/L的营养液，为保证微生物活性，营养液温度保持在30℃，pH保持在7.0~8.0左右，备用。
（5）、将粒径小于0.01mm的膨胀珍珠岩粉与步骤（3）获得的菌液进行混合，获得负载混菌KJ01的微生物膨胀珍珠岩浆料，备用。
（6）、采用涂刷方式将上述步骤（5）获得的微生物膨胀珍珠岩浆料施于聚苯颗粒保温板表面。
（7）、采用涂刷方式将上述步骤（4）获得营养液涂刷至负载微生物的聚苯颗粒保温板表面。
（8）、每需间隔8h补充一次步骤（5）获得的微生物膨胀珍珠岩浆料和步骤（4）获得营养液，如此循环9次。
（9）、微生物灭活造孔：采用紫外光灭活方法将步骤（8）获得的微生物改性聚苯颗粒保温板保温材料中的微生物灭活，然后在60℃条件下烘干至恒重获得微生物补强造孔的A级防火聚苯颗粒保温板。
经试验测定，上述经微生物补强造孔的聚苯颗粒有机保温板导热系数≤0.038W/(m·K)，抗压强度≥0.6MPa，燃烧性能等级达到A级要求。
实施例28：
一种传统聚苯颗粒有机保温板微生物改性方法如下：
（1）、选用具有矿化沉积功能的巴氏芽孢杆菌，采用常规接种、培养方法，利用液体培养基进行培养。液体培养基成分为：酵母粉7g/L、三甲基甘氨酸5g/L、胰蛋白胨9g/L、硫酸铵5g/L、谷氨基酸3g/L、尿素9g/L，用2mol/L的NaOH溶液调整培养基pH值至9.0。菌体接种至液体培养基后，将其置于恒温摇床内，在30℃，120r/min 转速下恒温培养24h，得到菌液；
（2）、将步骤（1）所得菌液采用离心法离心20min，获得菌泥，备用；
（3）、将步骤（2）所得菌泥用蒸馏水稀释至OD600值为0.9，获得菌液，备用；
（4）、配制诱导微生物矿化沉积用营养液。营养液中各物质含量：尿素0.7mol/L、氯化钙0.7mol/L。为保证微生物活性，营养液温度保持在30℃，PH保持在8.0~9.0左右，备用；
（5）将粒径小于0.1mm的膨胀珍珠岩粉与步骤（3）获得的菌液进行混合，获得负载具有矿化沉积功能的微生物膨胀珍珠岩浆料，备用；
（6）采用涂刷方式将上述步骤（5）获得的微生物膨胀珍珠岩浆料施于聚苯颗粒保温板表面；
（7）采用涂刷方式将上述步骤（4）获得营养液涂刷至负载微生物的聚苯颗粒保温板表面；
（8）每需间隔8h补充一次步骤（5）获得的微生物膨胀珍珠岩浆料和步骤（4）获得营养液，如此循环9次；
（9）微生物灭活造孔：采用紫外光灭活方法将步骤（8）获得的微生物改性聚苯颗粒保温板保温材料中的微生物灭活，然后在60℃条件下烘干至恒重获得微生物补强造孔的A级防火聚苯颗粒保温板。
经试验测定，上述经微生物补强造孔的聚苯颗粒有机保温板导热系数≤0.04W/(m·K)，抗压强度≥0.5MPa，燃烧性能等级达到A级要求。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖于本权利要求书的保护范围中。

Claims (21)

1.一种微生物保温建材的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）、将具有矿化沉积功能的微生物对应的液体培养基，或者，液体培养基与无机或有机粉体按质量比150:1~30:1混合均匀的液体-粉体复合培养基，经过121℃高压蒸汽灭菌；
（2）、将具有矿化沉积功能的微生物菌种利用液体培养基进行接种、培养，或将具有矿化沉积功能的微生物菌种利用液体-粉体复合培养基进行接种、培养；菌体接种至培养基后，将其置于恒温摇床内，在10℃~60℃，50~150r/min 转速下恒温培养3~72h；
（3）、将步骤（2）所得菌液采用离心法离心，获得菌泥，备用；
（4）、将步骤（3）所得菌泥用蒸馏水稀释至OD600值为0.4~3.0，获得菌液，备用；
（5）、将步骤（3）所得菌泥加入至保护剂中，混匀制成菌悬液，然后在25~65℃下烘干得到菌粉；
（6）、将步骤（4）所得菌液与无机或有机粉体混合，获得携菌粉体浆料；
（7）、根据微生物类型，制备营养液；
（8）、以多孔轻骨料为载体，将步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料吸附于多孔轻骨料表面和孔洞中，然后在25~65℃条件下烘干至恒重，获得负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料，备用；
（9）、微生物保温建材的制备
Ⅰ、微生物保温板
将步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料按如下步骤进行处理：
a、首先将5~80份步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料直接与5~140份轻骨料或步骤（8）获得的负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料混合搅拌，其次加入5~80份步骤（7）获得的营养液继续搅拌，然后入模一次成型，然后在10~65℃温度下静置2~72h，脱模；
b、微生物灭活造孔：通过微生物灭活方法将步骤a获得的微生物保温材料中的微生物灭活；
c、干燥：将步骤b获得的灭活后的微生物保温材料采用微波干燥或在30~200℃条件下烘干至恒重，最后根据模具情况直接或通过切割获得微生物保温板；
Ⅱ、微生物保温板
将步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料按下述原材料重量份数混合：菌液或携菌粉体浆料5~100份、轻骨料或步骤（8）获得的负载矿化沉积功能的微生物轻骨料70~90份、营养液5~100份、无机胶凝材料5~80份、有机粘结剂5~20份、固体废弃物5~45份、纤维1~25份；入模一次成型，然后在10~65℃温度下静置2~72h，脱模；
然后重复Ⅰ中步骤b~c，获得微生物保温板；
Ⅲ、微生物保温板
将步骤（8）获得的负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料按如下步骤进行处理：
a、原材料入模：将负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料装填到具有渗透功能的多孔预制模具并密封填料口；
b、添加营养液：向步骤a获得填满原材料的模具中添加步骤（7）获得的营养液；
c、补充营养液、菌液或营养液和菌液两者的混合液；
d、拆模：待模板内原材料通过微生物矿化沉积胶结在一起，并达到预计强度之后进行拆模；
e、微生物灭活造孔：通过微生物灭活方法将步骤d获得的脱模后的微生物保温板中的微生物灭活，然后将灭活后的微生物保温板通过采用微波干燥或在30~200℃条件下烘干至恒重，获得微生物保温板；
Ⅳ、微生物保温板
将步骤（8）获得的负载矿化沉积功能的微生物轻骨料按下述重量份数原材料混合：负载矿化沉积功能的微生物轻骨料5~140份、无机胶凝材料5~80份、有机粘结剂5~20份、固体废弃物5~45份、纤维1~25份、发泡剂0.1~0.5份，然后重复Ⅲ中步骤a~e，获得微生物保温板；
Ⅴ、微生物保温隔墙板/微生物保温外墙板
将Ⅰ~Ⅳ所用模具中设置加强筋网片，然后重复Ⅰ中步骤a~c或Ⅲ中的步骤a~e，获得微生物保温隔墙板/微生物保温外墙板；
Ⅵ、微生物保温砖/微生物保温砌块
将步骤（8）获得的具有矿化沉积功能的微生物轻骨料与下述材料按所述重量份数混合：负载矿化沉积功能的微生物轻骨料5~140份、无机胶凝材料5~80份、有机粘结剂5~20份、固体废弃物5~45份、砂子10-40份、石子20~60份，发泡剂0.1~1份；然后重复Ⅲ中步骤a~e，获得微生物保温砖/微生物保温砌块；
Ⅶ、微生物再生保温砖/微生物再生保温砌块
将Ⅵ中所述石子和砂子按重量比10%~100%替换为再生骨料，然后重复Ⅲ中步骤a~e，获得微生物再生保温砖/微生物再生保温砌块；
Ⅷ、微生物保温混凝土
将步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料、步骤（7）获得的营养液、步骤（8）获得的负载矿化沉积功能的微生物轻骨料与下述重量份数的原材料混合：菌液或携菌粉体浆料100~200份、营养液100~200份、负载具有矿化沉积功能微生物的轻骨料10~140份、水泥5~450、无机掺合料5~85、砂子10~600份、石子25~1000份、减水剂1~4份、水10~100份，并按以下步骤进行制备得到微生物保温混凝土：
a、入模成型：首先将菌液或携菌粉体浆料、负载矿化沉积功能的微生物轻骨料、砂子、石子搅拌均匀，其次加入水泥、无机掺合料继续搅拌，然后将营养液、水、减水剂混合加入至搅拌完成，最后入模、振捣、标准养护；
b、灭活微生物造孔：脱模后采用微生物灭活方法灭活混凝土中微生物；
c、继续在标准养护条件下养护28天，获得满足强度要求的微生物保温混凝土；
Ⅸ、微生物再生保温混凝土
将Ⅷ中所述石子和砂子按重量比10%~100%替换为再生骨料，重复Ⅷ中步骤a~c获得微生物再生保温混凝土；
Ⅹ、微生物固废保温混凝土
将Ⅷ中所述石子按重量比10%~100%替换为固体废弃物，重复Ⅷ中步骤a~c获得微生物固废保温混凝土；
Ⅺ、微生物保温砂浆
将步骤（4）的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料、步骤（7）获得的营养液、步骤（8）获得的负载矿化沉积功能的微生物轻骨料与下述重量份数的原材料混合：菌液或携菌粉体浆料100~200份、营养液100~200份、负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料10~140份、水泥5~450份、无机掺合料5~85份、羟丙基纤维素醚1~10份、可再分散乳胶粉1~25份、聚丙烯纤维1~25份、发泡剂0.1~1份、水10~200份，并按以下步骤制备得到微生物保温砂浆：
a、首先将菌液或携菌粉体浆料、水泥、无机掺合料、羟丙基纤维素醚、可再分散乳胶粉、聚丙烯纤维、发泡剂混合均匀，然后加入营养液、水继续搅拌，制备得到保温砂浆；
b、灭活微生物造孔：待保温砂浆在内、外墙施工完毕，1~7天后采用微生物灭活方法灭活砂浆中微生物；
c、继续养护至28天，获得满足强度要求的微生物保温砂浆；
Ⅻ、将Ⅰ~Ⅺ中所述菌液按OD600值相等的条件替换为步骤（5）获得菌粉和水的混合液，制备得到微生物保温板、微生物保温隔墙板/微生物保温外墙板、微生物保温砖/微生物保温砌块、微生物保温混凝土、微生物再生保温混凝土、微生物固废保温混凝土和微生物保温砂浆；
ⅩⅢ、将采用传统工艺生产或采用微生物制造方法生产的保温建材，其中保温建材指无机保温板、有机保温板、保温砖、保温砌块、耐火砖，采用如下步骤进行改性处理：
a、负载微生物：将步骤（4）制备的菌液或步骤（6）制备的携菌粉体浆料施于无保温建材的表面，使这些材料负载具有矿化沉积功能的微生物；
b、添加营养液：将上述获负载微生物的保温建材通过涂刷、浸泡、喷淋、真空浸渍方式添加步骤（7）获得的营养液；
c、补充营养液、菌液微或携菌微生物浆料；
d、微生物灭活造孔：通过微生物灭活方法将步骤c获得的微生物改性保温建材中的微生物灭活，然后将灭活后的微生物保温建材通过采用微波干燥或在30~200℃条件下烘干至恒重，获得微生物补强造孔的保温建材。
2.根据权利要求1所述的微生物保温建材的制造方法，其特征在于：步骤（1）和步骤（2）中，具有矿化沉积功能的微生物包括所有能够通过诱导产生矿化沉积物的微生物，即单菌、混菌以及为适应制造工艺和环境而通过微生物驯化培养获得的单菌或混菌。
3.根据权利要求2所述的微生物保温建材的制造方法，其特征在于：所述单菌为产脲酶菌或非产脲酶菌；其中，产脲酶菌包括巴氏芽孢杆菌、空气芽孢杆菌、球形芽孢杆菌；非产脲酶菌包括科氏芽孢杆菌、假坚强芽孢杆菌、嗜碱芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、腊样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、黄色粘球菌、巴氏芽孢八叠球菌、耐岩芽孢杆菌、绿脓杆菌、希瓦氏菌、大肠杆菌。
4.根据权利要求2所述的微生物保温建材的制造方法，其特征在于：所述混菌是由多种具有矿化沉积功能的微生物组成的微生物菌群，即好氧型混菌、厌氧型混菌、兼性厌氧型混菌。
5.根据权利要求4所述的微生物保温建材的制造方法，其特征在于：所述混菌为混菌KJ01，已于2018 年3月26日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.15516；
上述混菌KJ01按如下方式获得：以乳酸钠为碳源，污水处理厂活性污泥与花园泥为分离接种源，在选择培养液中富集和驯化具有矿化沉积功能的混菌KJ01；具体如下：按1:10的比例，在容器中加入污泥混合液和选择培养液，用Na3PO3调pH至11，以无菌棉纱覆盖瓶口，在33℃恒温培养箱中静置培养2d后取上层菌液在相同操作下进行传统的连续传代富集，每隔一个周期以10%的接种量转接到相同选择培养基中，连续转接10次；其中，选择培养液按C:N=500:5，取乳酸钠0.8428g/L，氯化铵0.0191g/L、微量元素培养液10mL/L进行配置；其中，微量元素培养液中维生素H 0.2g·L-1、叶酸0.2g·L-1、维生素B6 1g·L-1、维生素B2 0.5g·L-1、维生素B1 0.5g·L-1、烟酸0.5g·L-1、维生素B12 0.01g·L-1，微量元素培养液使用时稀释100倍。
6.根据权利要求1所述的微生物保温建材的制造方法，其特征在于：步骤（5）中，保护剂为葡萄糖、乳糖、甘露醇、山梨醇、甘氨酸、谷氨酸、氯化钠或碳酸钙。
7.根据权利要求1所述的微生物保温建材的制造方法，其特征在于：步骤（1）和步骤（6）中，有机或无机粉体包括膨胀珍珠岩粉、膨胀珍珠岩助滤剂、珍珠岩尾矿粉、膨润土、硅灰、矿粉或可再分散性乳胶粉。
8.根据权利要求1所述的微生物保温建材的制造方法，其特征在于：步骤（8）中，多孔轻骨料包括无机轻骨料或有机轻骨料，以及作为保温和吸附材料使用的多孔材料，粒径1nm~40mm。
9.根据权利要求1所述的微生物保温建材的制造方法，其特征在于：所述预制模具包括刚性模具、柔性模具或适用于装配式预制构件生产的大型模具。
10.根据权利要求1所述的微生物保温建材的制造方法，其特征在于：所述微生物灭活方法包括微波灭菌、高压灭菌锅121℃灭菌、鼓风干燥箱121℃灭菌或紫外光灭菌。
11.根据权利要求1所述的微生物保温建材的制造方法，其特征在于：所述无机胶凝材料包括水泥、石灰、石膏、硅灰、粘土、膨润土、水玻璃、烧碱、硼砂或磷酸盐类胶黏剂。
12.根据权利要求1所述的微生物保温建材的制造方法，其特征在于：所述有机粘结剂包括聚乙烯醇、环氧树脂、白乳胶、可再分散性乳胶粉、淀粉或糯米汁。
13.根据权利要求1所述的微生物保温建材的制造方法，其特征在于：所述固体废弃物包括粉煤灰、煤矸石、赤泥、污泥、工程弃土、飞灰或炉渣。
14.根据权利要求1所述的微生物保温建材的制造方法，其特征在于：所述纤维包括无机纤维或有机纤维；无机纤维包括玻璃纤维、陶瓷纤维、硅酸铝纤维、玄武岩纤维，有机纤维包括聚丙烯纤维、聚酯纤维、稻壳、稻草、秸秆。
15.根据权利要求1所述的微生物保温建材的制造方法，其特征在于：所述发泡剂包括植物发泡剂、动物发泡剂、双氧水、铝粉，或使用过氧化钙替代上述发泡剂使用。
16.根据权利要求1所述的微生物保温建材的制造方法，其特征在于：所述无机掺合料包括粉煤灰、硅灰、矿粉或石灰。
17.根据权利要求1所述的微生物保温建材的制造方法，其特征在于：所述无机保温板包括烧结保温板或非烧结保温板。
18.根据权利要求1所述的微生物保温建材的制造方法，其特征在于：所述有机保温板包括模塑聚苯板、挤塑聚苯板、聚氨酯板、酚醛板或防火改性之后获得的有机-无机复合板材。
19.根据权利要求8所述的微生物保温建材的制造方法，其特征在于：所述无机轻骨料包括膨胀珍珠岩、气凝胶膨胀珍珠岩、陶粒、陶砂、浮石、炉渣、膨胀蛭石、硅藻土、海泡石、硅藻棒土、凹凸棒土或气凝胶。
20.根据权利要求8所述的微生物保温建材的制造方法，其特征在于：所述有机轻骨料包括聚苯颗粒，聚氨酯颗粒，以及通过破碎得到的聚苯板碎颗粒、挤塑板碎颗粒、聚氨酯碎颗粒、酚醛板碎颗粒、稻壳、碎秸秆。
21.根据权利要求1所述的微生物保温建材的制造方法，其特征在于：所述水泥包括普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、菱镁水泥、硫酸镁水泥、铝酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、低碱硫铝酸盐水泥、膨胀水泥、白水泥。
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