CN112125592A - 一种修复岩石裂隙的微生物修复剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种修复岩石裂隙的微生物修复剂及其制备方法，其原料包括巴氏芽孢杆菌和胶结材料；所述胶结材料包括如下重量份数的原料：尿素17~35份、氯化钙32~64份、营养肉汤10~20份、NaHCO31.5~2.5份和NH4Cl 9~12份；所述修复剂中巴氏芽孢杆菌的OD600值为0.6~1.2。本发明提供的微生物修复剂具有体积小、粘性低、渗透性高、绿色环保等特点，能快速的进入到狭窄的岩石裂缝中，进而对裂缝进行填充与封闭，以解决岩石裂隙渗漏的问题。其次微生物矿化的产物主要为方解石型碳酸钙，产物具有良好的稳定性和耐久性与基体材料相容性好，采用微生物诱导碳酸钙沉淀是一种生态友好型技术，具有绿色环保的优点。

Description

一种修复岩石裂隙的微生物修复剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及土木建筑技术领域，具体是一种修复岩石裂隙的微生物修复剂及其制备方法。
背景技术
在岩土工程中，由各种地质原因导致的岩石开裂渗漏的现象广泛存在，这些裂缝极大的降低了构件的强度和耐久性，若不及时的进行修复将会造成巨大的安全隐患。例如广西地区的岩溶地貌分布占全自治区总面积的40%以上，其中主要是石灰岩类、白云质灰岩等。由于岩溶溶洞、裂隙的广泛存在，在地下水的长期侵蚀和渗漏下，造成岩溶区发生严重的水土分离，加剧了岩溶区易旱易涝的特性以及山体滑坡等灾害。此外，随着国家逐渐加大对地下空间资源的开发利用，建立起大量的地下能源储备洞库、兴建地铁工程等，为了确保施工安全以及后续使用阶段的防渗功能，这就必须对岩缝渗漏现象引起足够的重视，及时有效的进行岩缝修补。
传统的裂缝修复一般采用聚合物超细水泥、环氧树脂材料、高分子灌浆材料等，但其在使用过程中具有相容性差、费用高、污染大等缺点，例如水泥浆液在注浆过程中会发生较为明显的渗滤效应发生，导致水泥浆液会在裂缝开口处堆积以致于发生修复通道的堵塞；而化学浆体不具有无机材料的环保特点，不仅污染大，而且有一定的毒性，不能应用在一些特定环境下的岩缝修复。因此，开发一种新型绿色的岩石裂隙修复方法显得尤为重要。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明针对传统裂缝修复存在的不足，提供一种修复岩石裂隙的微生物修复剂及其制备方法。本发明提供的微生物修复剂具有体积小、粘性低、渗透性高、绿色环保等特点，能快速的进入到狭窄的岩石裂缝中，进而对裂缝进行填充与封闭，以解决岩石裂隙渗漏的问题。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：
一种修复岩石裂隙的微生物修复剂，其原料包括巴氏芽孢杆菌和胶结材料；所述胶结材料包括如下重量份数的原料：尿素17~35份、氯化钙32~64份、营养肉汤10~20份、NaHCO31.5~2.5份和NH4CL9~12份；所述修复剂中巴氏芽孢杆菌的OD600值为0.6~1.2。
本发明还提供所述修复岩石裂隙的微生物修复剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照上述比例称取胶凝液材料，将氯化钙、营养肉汤、NaHCO3和NH4CL加入水中，加热溶解，冷却后加入尿素，搅拌均匀，制得胶结液；
（2）将巴氏芽孢杆菌冻干粉用去离子水溶解，按照常规方法进行复苏、转接传代和扩大培养，利用可见光分光光度计测定菌液，配制得微生物菌液。
优选地，步骤（1）中水的用量为每10-20g营养肉汤加入0.8-1.2L的水。所述营养肉汤为市售产品，如LB营养肉汤。
优选地，所述加热溶解是加热至60-100℃。
优选地，所述冷却是冷却至25-45℃。
本发明所述微生物修复剂的使用方法为：灌注微生物菌液4-12h，再灌注胶结液，即完成修复岩石裂隙。
本发明方案的原理为：由于巴氏芽孢杆菌具有很高的脲酶活性，且适应性强，耐酸碱、高盐度等恶劣环境，非常适合用来修复自然环境下的岩溶裂隙。微生物细胞同时也提供了CaCO3晶体沉淀的成核位点，随着尿素水解不断的释放出CO3 2-,最终同钙离子结合会形成具有填充胶凝作用CaCO3沉淀。当以CaCl2作为钙源时，巴氏芽孢杆菌作用下CaCl2无论是对细菌生长、脲酶活性还是CaCO3产量都是最为适宜的最佳选择。
与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：
本发明提供的微生物修复剂具有体积小、粘性低、渗透性高、绿色环保等特点，能快速的进入到狭窄的岩石裂缝中，进而对裂缝进行填充与封闭，以解决岩石裂隙渗漏的问题。其次微生物矿化的产物主要为方解石型碳酸钙，产物具有良好的稳定性和耐久性与基体材料相容性好，采用微生物诱导碳酸钙沉淀是一种生态友好型技术，具有绿色环保的优点，解决了传统岩石修复方法存在污染大、原料毒性大等问题。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
实施例1
一种修复岩石裂隙的微生物修复剂，其原料包括巴氏芽孢杆菌和胶结材料；所述胶结材料包括如下重量份数的原料：尿素26g、氯化钙48g、营养肉汤13g、NaHCO3 2g和NH4Cl 11g；所述修复剂中巴氏芽孢杆菌的OD600值为1。
所述微生物修复剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照上述比例称取胶凝液材料，将氯化钙、营养肉汤、NaHCO3和NH4CL加入1L水中，加热至80℃使物料完全溶解，冷却至45℃加入尿素，搅拌均匀，制得胶结液；
（2）将巴氏芽孢杆菌冻干粉用1L去离子水溶解，按照常规方法进行复苏、转接传代和扩大培养，利用可见光分光光度计测定菌液，配制OD600值为1的微生物菌液。
使用方法为：灌注微生物菌液6h，再灌注胶结液，即完成修复岩石裂隙。使用本实施例微生物修复剂，最终的渗透系数能降低2个数量级。
实施例2
一种修复岩石裂隙的微生物修复剂，其原料包括巴氏芽孢杆菌和胶结材料；所述胶结材料包括如下重量份数的原料：尿素21g、氯化钙50g、营养肉汤16g、NaHCO3 2.5g和NH4Cl10g；所述修复剂中巴氏芽孢杆菌的OD600值为0.8。
所述微生物修复剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照上述比例称取胶凝液材料，将氯化钙、营养肉汤、NaHCO3和NH4CL加入1L水中，加热至80℃使物料完全溶解，冷却至45℃加入尿素，搅拌均匀，制得胶结液；
（2）将巴氏芽孢杆菌冻干粉用1L去离子水溶解，按照常规方法进行复苏、转接传代和扩大培养，利用可见光分光光度计测定菌液，配制OD600值为0.8的微生物菌液。
使用方法为：灌注微生物菌液4h，再灌注胶结液，即完成修复岩石裂隙。使用本实施例微生物修复剂，最终的渗透系数能降低2个数量级。
实施例3
一种修复岩石裂隙的微生物修复剂，其原料包括巴氏芽孢杆菌和胶结材料；所述胶结材料包括如下重量份数的原料：尿素32g、氯化钙53g、营养肉汤18g、NaHCO3 2.5g和NH4Cl10g；所述修复剂中巴氏芽孢杆菌的OD600值为1.2。
所述微生物修复剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照上述比例称取胶凝液材料，将氯化钙、营养肉汤、NaHCO3和NH4CL加入1L水中，加热至70℃使物料完全溶解，冷却至40℃加入尿素，搅拌均匀，制得胶结液；
（2）将巴氏芽孢杆菌冻干粉用1L去离子水溶解，按照常规方法进行复苏、转接传代和扩大培养，利用可见光分光光度计测定菌液，配制OD600值为1.2的微生物菌液。
使用方法为：灌注微生物菌液8h，再灌注胶结液，即完成修复岩石裂隙。使用本实施例微生物修复剂，最终的渗透系数能降低2个数量级。
实施例4
一种修复岩石裂隙的微生物修复剂，其原料包括巴氏芽孢杆菌和胶结材料；所述胶结材料包括如下重量份数的原料：尿素28g、氯化钙55g、营养肉汤16g、NaHCO3 1.8g和NH4Cl12g；所述修复剂中巴氏芽孢杆菌的OD600值为0.9。
所述微生物修复剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照上述比例称取胶凝液材料，将氯化钙、营养肉汤、NaHCO3和NH4CL加入1L水中，加热至80℃使物料完全溶解，冷却至45℃加入尿素，搅拌均匀，制得胶结液；
（2）将巴氏芽孢杆菌冻干粉用1L去离子水溶解，按照常规方法进行复苏、转接传代和扩大培养，利用可见光分光光度计测定菌液，配制OD600值为0.9的微生物菌液。
使用方法为：灌注微生物菌液10h，再灌注胶结液，即完成修复岩石裂隙。使用本实施例微生物修复剂，最终的渗透系数能降低2个数量级。
以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种修复岩石裂隙的微生物修复剂，其特征在于：其原料包括巴氏芽孢杆菌和胶结材料；所述胶结材料包括如下重量份数的原料：尿素17~35份、氯化钙32~64份、营养肉汤10~20份、NaHCO31.5~2.5份和NH4Cl 9~12份；所述修复剂中巴氏芽孢杆菌的OD600值为0.6~1.2。
2.如权利要求1所述一种修复岩石裂隙的微生物修复剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）按照上述比例称取胶凝液材料，将氯化钙、营养肉汤、NaHCO3和NH4CL加入水中，加热溶解，冷却后加入尿素，搅拌均匀，制得胶结液；
（2）将巴氏芽孢杆菌冻干粉用去离子水溶解，按照常规方法进行复苏、转接传代和扩大培养，利用可见光分光光度计测定菌液，配制得微生物菌液。
3.根据权利要求2所述修复岩石裂隙的微生物修复剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中水的用量为每18g营养肉汤加入0.8-1.2L的水。
4.根据权利要求2所述修复岩石裂隙的微生物修复剂的制备方法，其特征在于：所述加热溶解是加热至60-100℃。
5.根据权利要求4所述修复岩石裂隙的微生物修复剂的制备方法，其特征在于：所述冷却是冷却至25-45℃。
6.根据权利要求2所述修复岩石裂隙的微生物修复剂的使用方法，其特征在于：所述微生物修复剂的使用方法为：灌注微生物菌液4-12h，再灌注胶结液，即完成修复岩石裂隙。
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