CN108911605B - 一种负压环境下微生物诱导碳酸钙沉淀生产预制排水管道的方法 - Google Patents

一种负压环境下微生物诱导碳酸钙沉淀生产预制排水管道的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种负压环境下微生物诱导碳酸钙沉淀生产预制排水管道的方法，包括如下步骤：1)准备长度相同，直径大小有差异的两个PVC管分别标记为管A和管B；2)在管A内壁和管B外璧分别裹一层土工膜，盖住一端盖子以固定管A和管B，往管A和管B间隙中间首先放置一层钢筋网然后填充沙土并密实，再盖上另一端盖子并锁死制成试件；3)往试件中浇入配置好的细菌培养液，等细菌培养液将整个沙土全部浇透润湿后，再将整个试件放入装有化学粘结剂的密封养护池内，在有氧负压的环境下养护25～30天。该技术生产的排水管道不仅满足工程强度需要、而且还具有重度低(17kN/m3)的优势，形成的建筑垃圾容易被碾压破碎成为砂土，属于资源重新利用型材料。

Description

一种负压环境下微生物诱导碳酸钙沉淀生产预制排水管道的 方法
技术领域
本发明属于排水管道制备技术领域，具体涉及一种负压环境下微生物诱导碳酸钙沉淀生产预制排水管道的方法，主要应用于公路、铁路、市政建设、住宅小区、运动场、工矿企业排放雨水、污水及农田灌溉、涵管等需要预制排水管道的领域。
背景技术
随着我国经济快速发展和城镇化进程的快速推进，市政工程、公路工程、铁路工程等基础设施建设需要大批量的钢筋混凝土排水管道，以此作为路基、挡墙、涵洞等的纵横向排水通道。钢筋混凝土排水管道虽然具有内壁光滑、抗压强、坚固耐用等特点，但是其生产过程需要大量高能耗和高污染的水泥和骨料等建材，同时，钢筋混凝土排水管一旦破坏或者拆除后，废旧的混凝土变成无法回收的建筑垃圾，占据大量的土地资源，同时对生态环境造成极大的破坏。据住建部有关专家估算，到2020年，我国混凝土建筑垃圾产生量将达到26亿吨，而建筑垃圾资源化率不足5％。目前，混凝土建筑垃圾的处理方式仍多为粗放的填埋和简单的堆放，这不仅占用大量土地、影响市容和环境卫生，还可能造成水体和大气污染。因此，寻找对环境友好、满足工程需要的建筑新材料或新技术成为未来建筑技术可持续发展的重要突破口。
微生物固砂技术是一种对环境友好、施工效果佳且无污染的生物岩土技术方法，其原理为巴氏芽孢八叠球菌在水环境中产生脲酶，脲酶分解碱性水环境中的CO(NH2)2(尿素)成为
Figure BDA0001762757930000011
(铵根离子)和
Figure BDA0001762757930000012
(碳酸根离子)，若该溶液环境中有足够的Ca2+(钙离子)，那么
Figure BDA0001762757930000013
(碳酸根离子)与Ca2+(钙离子)经历微生物诱导后生成CaCO3(碳酸钙)沉淀，当CaCO3(碳酸钙)沉淀在砂土孔隙中逐渐生长并结晶，这时的CaCO3(碳酸钙)就作为一种生物水泥发挥粘结作用，固化砂土并使其强度得到显著的提高。
项目组所在的科研团队在实验室里已经完成了负压环境微生物诱导生产碳酸钙固砂的前期基础试验，结果发现，有氧负压条件下，随着养护时间的递增，微生物诱导碳酸钙沉淀固化砂土的强度会出现一个急剧增长的趋势，优于正常大气压力环境下固砂效果。在此实验理论的基础上，本发明欲探索一种负压环境下微生物诱导碳酸钙沉淀生产预制排水管道的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种负压环境下微生物诱导碳酸钙沉淀生产预制排水管道的方法。
具体技术方案如下：
一种负压环境下微生物诱导碳酸钙沉淀生产预制排水管道的方法，包括如下步骤：
1)准备长度相同，直径大小有差异的两个PVC管分别标记为管A和管B，管A和管B均带有错位排列的孔洞，将管B置于管A内，截面呈圆环状；两端分别带有可盖住圆环并固定管A和管B的可匹配盖子；
2)在管A内壁和管B外璧分别裹一层土工膜，盖住一端盖子以固定管A和管B，往管A和管B间隙中间首先放置一层钢筋网然后填充沙土并密实，再盖上另一端盖子并锁死制成试件；
3)往试件中浇入配置好的细菌培养液，等细菌培养液将整个沙土全部浇透润湿后，再将整个试件放入装有化学粘结剂的密封养护池内，在有氧负压，温度为20-25℃的环境下进行养护25～30天。
优选的，所述密封养护池包括氧气输送装置和抽真空装置，养护池内的真空度为15inHg。
优选的，所述粘结液以水为溶媒并含有NH4Cl、NaHCO3、CaCl2.2H2O、CO(NH2)2，粘结液的pH值由HCl或Na(OH)调节为6。
优选的，所述细菌培养液以水为溶媒包含(NH4)2SO4、酵母粉、缓冲溶液，细菌培养液pH值为9.0，细菌浓度OD600＝0.640，并将细菌溶液混合在砂土试样中；
优选的，所述细菌为巴氏生孢八叠球菌(Sporosarcinapasteurii)CGMCCNO.1.3687。
优选的，所述NH4Cl、NaHCO3、CaCl2.2H2O、CO(NH2)2的浓度分别为10.0g/、2.12g/L、73.5g/L、30.0g/L。
本发明的有益效果为：通过使用本发明的化学溶液的配比：氯化铵(10.0g/L)，碳酸氢钠(2.12g/L)，尿素(30.0g/L)，氯化钙(73.5g/L)，pH值为6.0，能使细菌和营养液快速反应，有效地利用了CO3 2-离子和Ca2+钙离子。试验发现，有氧负压环境下微生物固砂在后期强度非常高，其原因在于微生物生产的碳酸钙悬浮物在负压环境下晶体颗粒更加趋于紧密，因此，可以通过该方法得到比正常大气压环境下更高的试样强度。该技术生产的排水管道不仅满足工程强度需要、而且还具有重度低(17kN/m3)的优势，同时，即使该排水管道破坏后，形成的建筑垃圾容易被碾压破碎成为砂土，对环境没有任何的破坏，属于资源重新利用型材料。
附图说明
图1为本发明公开的养护池的结构示意图；
图2为养护池的俯视图；
图3为输气管与透气石的连接图；
图中：1-密封盖；2-密封条；3-培养箱体；4-输气管；5-试件；6-透气石；7-塑料支架；8-多孔塑料板；9-恒温调节器；10-输气管阀门；11-恒温控制器；12-真空表；13-真空管阀门；14-抽真空气管；15-氧气泵；16-真空泵；17-培养液。
图4为PVC试件模具结构示意图，其中21为管B，22为管A，23为钢筋网。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明进行更加详细的阐述。
如图1所示，所述养护池包括养护箱、氧气输送装置和抽真空装置；
所述养护箱包括箱体3及密封盖1，所述箱体3底部从下至上依次设有透气石6、多孔塑料板8，多孔塑料板8上放置试件5；所述氧气输送装置包括氧气泵15及输气管4，所述输气管4穿过密封盖1分别连接氧气泵15及透气石6；所述抽真空装置包括真空泵16及抽真空气管14，所述抽真空气管14穿过密封盖1分别连接真空泵16及培养箱体3；在培养箱体3中装培养液17以浸没试件5。
所述试验装置还包括恒温控制装置，所述恒温控制装置包括恒温调节器9以及恒温控制器11，所述恒温调节器9浸没于培养液17中，所述恒温控制器11安置于培养箱外。所述多孔塑料板8通过塑料支架7支撑于箱底以使透气石6与多孔塑料板8之间留有孔隙。所述输气管4上设置有输气管阀门10并安置于培养箱外。所述抽真空气管14上设置有真空管阀门13以及真空表12并安置于培养箱外。
所述试验装置还包括密封条2以加强密封培养箱体3及密封盖1。
所述试验装置的俯视图如图2所示，图3显示了输气管与透气石的连接方式。
图4为PVC试件模具结构示意图，其中21为管B，22为管A，23为钢筋网。
实施例
使用如上所述的养护池进行排水管道预制，具体操作步骤按如下所述：
1)准备长度均为1m，直径大小分别为0.8m和0.4m的两个PVC管分别标记为管A和管B，管A和管B均带有错位排列的孔洞,每隔40cm钻直径20cm的孔，将管B置于管A内，截面呈圆环状；两端分别带有可盖住圆环并固定管A和管B的可匹配盖子；
2)在管A内壁和管B外璧分别裹一层土工膜，盖住一端盖子以固定管A和管B，往管A和管B间隙中间首先放置一层钢筋网23然后填充沙土并密实，再盖上另一端盖子并锁死制成试件；
3)粘结液配制：所述营养液以水为溶媒并含有NH4Cl、NaHCO3、CaCl2.2H2O、CO(NH2)2，所述NH4Cl、NaHCO3、CaCl2.2H2O、CO(NH2)2的浓度分别为10.0g/、2.12g/L、73.5g/L、30.0g/L；最终粘结液的pH值将由HCl或Na(OH)调节为6；
3)细菌培养液配制：细菌培养液以水为溶媒包含(NH4)2SO4、酵母粉、缓冲溶液，细菌培养液pH值为9.0，细菌浓度OD600＝0.640，并将细菌溶液混合在排水管道试件中；
4)将上述粘结液倒入培养箱内淹没排水管道试件，盖上密封盖1，然后在密封盖1四周通过C型夹扣紧紧扣住密封盖；
5)打开氧气泵15，并调节输气管阀门10大小，氧气通过透气石均匀地扩散在溶液中，并给细菌提供生存的氧气，氧气的大小控制在使溶液中有微小的气泡即可；
6)打开真空泵16，调节真空管阀门13的大小，并保证真空表12显示15inHg，打开温度控制器，控制温度在20～25℃范围内；
7)保持以上条件不变，让细菌参与微生物固砂；分别第7天、第14天、第21天、第28天、第35天取出试件进行应力测试并做好记录见表1。
表1应力测试数据表
Figure BDA0001762757930000061
由表1可验证，在养护时间28天后，有氧负压环境下微生物固砂试件的强度有非常显著的提高，达到了20MPa。这是本发明所公开技术方案的一个非常显著的技术效果，即负压条件下，随着养护时间的递增，微生物诱导碳酸钙沉淀固化砂土的强度会出现一个急剧增长的趋势，所制备的排水管道可达到使用要求强度。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种负压环境下微生物诱导碳酸钙沉淀生产预制排水管道的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)准备长度相同，直径大小有差异的两个PVC管分别标记为管A和管B，管A和管B均带有错位排列的孔洞，将管B置于管A内，截面呈圆环状；两端分别带有可盖住端口并固定管A和管B的可匹配盖子；
2)在管A内壁和管B外璧分别裹一层土工膜，盖住一端盖子以固定管A和管B，往管A和管B间隙中间首先放置一层钢筋网然后填充沙土并密实，再盖上另一端盖子并锁死制成试件；
3)往试件中浇入配置好的细菌培养液，等细菌培养液将整个沙土全部浇透润湿后，再将整个试件放入装有化学粘结剂的密封养护池内，在有氧负压，温度为20～25℃的环境下养护25～30天；
所述密封养护池包括氧气输送装置和抽真空装置，养护池内的真空度为15inHg。
2.根据权利要求1所述一种负压环境下微生物诱导碳酸钙沉淀生产预制排水管道的方法，其特征在于，所述粘结剂以水为溶媒并含有NH4Cl、NaHCO3、CaCl2.2H2O、CO(NH2)2，粘结剂的pH值由HCl或NaOH调节为6。
3.根据权利要求1所述一种负压环境下微生物诱导碳酸钙沉淀生产预制排水管道的方法，其特征在于，所述细菌培养液以水为溶媒包含(NH4)2SO4、酵母粉、缓冲溶液，细菌培养液pH值为9.0，细菌浓度OD600＝0.640，并将细菌溶液混合在砂土试样中。
4.根据权利要求1所述一种负压环境下微生物诱导碳酸钙沉淀生产预制排水管道的方法，其特征在于，所述细菌为巴氏生孢八叠球菌(Sporosarcinapasteurii)CGMCCO.1.3687。
5.根据权利要求1所述一种负压环境下微生物诱导碳酸钙沉淀生产预制排水管道的方法，其特征在于，所述NH4Cl、NaHCO3、CaCl2.2H2O、CO(NH2)2的浓度分别为10.0g/L、2.12g/L、73.5g/L、30.0g/L。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108761044B (zh) * 2018-08-13 2023-06-20 重庆科技学院 一种负压环境下微生物诱导碳酸钙沉淀固化砂土的试验装置及方法
JP2021113452A (ja) * 2020-01-20 2021-08-05 株式会社熊谷組 土壌固化方法
CN113310768B (zh) * 2021-06-11 2022-08-02 中国矿业大学(北京) 一种用浸泡法制备微生物砂柱试样的刚性制样模具

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105040675A (zh) * 2015-09-14 2015-11-11 东南大学 一种砂土的微生物固化方法及其装置
WO2016065127A1 (en) * 2014-10-23 2016-04-28 Chevron U.S.A. Inc. A system and method of pore type classification for petrophysical rock typing
CN106153860A (zh) * 2016-06-24 2016-11-23 河海大学 一种一维微生物注浆加固粉土试验的装置及方法
CN107119670A (zh) * 2017-05-26 2017-09-01 南京林业大学 一种微生物负压表面固土方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016065127A1 (en) * 2014-10-23 2016-04-28 Chevron U.S.A. Inc. A system and method of pore type classification for petrophysical rock typing
CN105040675A (zh) * 2015-09-14 2015-11-11 东南大学 一种砂土的微生物固化方法及其装置
CN106153860A (zh) * 2016-06-24 2016-11-23 河海大学 一种一维微生物注浆加固粉土试验的装置及方法
CN107119670A (zh) * 2017-05-26 2017-09-01 南京林业大学 一种微生物负压表面固土方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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"微生物沉积碳酸钙降低土壤渗透性试验研究";贾强等;《四川建筑科学研究》;20160229;第42卷(第1期);第93-94页 *

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