CN112851170A - 一种利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法及再生骨料混凝土 - Google Patents

一种利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法及再生骨料混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法及再生骨料混凝土。所述利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法包括以下步骤：(1)将再生骨料置于反硝化细菌的菌液中浸泡，得到附着有反硝化细菌的再生骨料；(2)将步骤(1)得到的附着有反硝化细菌的再生骨料置于钙盐溶液中浸泡/或将钙盐溶液喷洒在步骤(1)得到的附着有反硝化细菌的再生骨料的表面；(3)拌混凝土：将步骤(2)处理后的再生骨料代替天然骨料进行搅拌，得到再生骨料混凝土。本发明所述方法很好地解决了再生骨料的表观密度低、吸水率高、压碎值高等缺点，以及再生骨料混凝土在力学性能低的缺陷。

Description

一种利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法及再 生骨料混凝土
技术领域
本发明属于建筑垃圾资源化技术领域，涉及一种利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法及再生骨料混凝土。
背景技术
建筑垃圾可以再加工制成再生骨料来取代天然骨料用于新拌混凝土中。一方面，再生骨料显著提高了混凝土生产的可持续性。另一方面，由于再生骨料的表观密度低、吸水率高、压碎值高等缺点，再生骨料混凝土在力学性能低、收缩大、耐久性差等方面存在缺陷。细菌矿化技术已经被用于强化再生骨料和混凝土中。
目前，一般使用的细菌主要是芽孢杆菌等含有脲酶的细菌。这类细菌遇到含氨的无机物或氨基酸和蛋白质，很容易产生氨气这种有毒有刺激气味的气体。将其用于混凝土中如果不提供营养物质，细菌难以长期存活。而目前所用的营养物质有成本较高的牛肉膏蛋白胨等普适的细菌培养基和成本较低的尿素。牛肉膏蛋白胨，价格昂贵不适用于大规模混凝土生产而且这些物质混入混凝土中会影响混凝土强度，而尿素的使用极易产生环境问题。另外现有的生物矿化技术的钙源有机钙源(如乳酸钙，葡萄糖酸钙和醋酸钙)和无机钙源(如氯化钙、氢氧化钙和硝酸钙)。有机钙源过于昂贵，无机钙源提供了钙离子后余下的阴离子难以除去，有的阴离子(如氯离子和硝酸根离子)会导致混凝土中的钢筋锈蚀。
CN110398538A公开了一种科氏芽孢杆菌矿化沉积对再生混凝土抗压强度影响的研究方法，其方法过程包括：骨料预处理-浸料-制备再生混凝土试件-波速测定-强度与声发射参数测试-参数分析，本方法适用微生物改性的再生混凝土，通过设计不同pH条件下科氏芽孢菌菌液处理再生骨料，对钙离子浓度的测定反映科氏芽孢杆菌矿化沉积的程度，同时测定再生混凝土试件抗压强度和损伤特征。
CN105837075A公开了一种利用微生物沉积碳酸钙强化再生混凝土沙的方法，包括以下步骤：配制微生物培养基，通过滴加NaOH溶液调节PH值至7-9，灭菌并冷却到室温后接种巴氏生孢八叠球菌，同时加入尿素溶液，在25-37℃温度下振荡培养；向细菌培养液中加入再生混凝土沙，继续振荡培养；加入尿素、钙源混合溶液，混合均匀，振荡，结束后取出再生骨料；在边加热边搅拌状态下干燥再生骨料。与未强化的再生骨料相比，该发明得到的再生沙，压碎值可降低近60％，吸水率降低近50％。
因此，开发一种能解决再生骨料的表观密度低、吸水率高、压碎值高的方法是本领域的研究重点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法及再生骨料混凝土。所述方法利用微生物反硝化现象强化再生骨料，很好地解决了再生骨料的表观密度低、吸水率高、压碎值高等缺点，以及再生骨料混凝土在力学性能低的缺陷。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，所述利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法包括以下步骤：
(1)将再生骨料置于反硝化细菌的菌液中浸泡，得到附着有反硝化细菌的再生骨料；
(2)将步骤(1)得到的附着有反硝化细菌的再生骨料置于钙盐溶液中浸泡/或将钙盐溶液喷洒在步骤(1)得到的附着有反硝化细菌的再生骨料的表面；
(3)拌混凝土：将步骤(2)处理后的再生骨料代替天然骨料进行搅拌，得到再生骨料混凝土。
本发明首次尝试使用反硝化细菌来引导生物矿化来强化混凝土。反硝化细菌是一类大量存在于污水和土壤的细菌，可以利用硝酸根(氮源)和各种有机物(碳源)在缺氧的条件下产生能量维持自身新陈代谢。化学原理如方程式所示(碳源以甲酸钙为例)：
5Ca(HCOO)2+2Ca(NO3)2→7CaCO3↓+5H2O+2N2↑+3CO2↑；
基于此原理，本发明从首先用反硝化细菌菌液处理再生骨料强化骨料，新拌混凝土时再次混入反硝化细菌菌液，整体提升混凝土性质，从而利用微生物反硝化现象强化再生骨料，很好地解决了再生骨料的表观密度低、吸水率高、压碎值高等缺点，以及再生骨料混凝土在力学性能低的缺陷。
优选地，步骤(1)中，所述再生骨料的吸水率为6-8％，例如可以是6％、6.5％、7％、7.5％、8％等。
优选地，步骤(1)中，所述再生骨料的密度为2.3-2.6g/cm3，例如可以是2.3g/cm3、2.35g/cm3、2.4g/cm3、2.45g/cm3、2.5g/cm3、2.55g/cm3、2.6g/cm3等。
优选地，步骤(1)中，所述再生骨料的压碎指标为20-23％，例如可以是20％、20.5％、21％、21.5％、22％、22.5％、23％等。
优选地，步骤(1)中，所述再生骨料在浸泡还需进行清洗：将再生骨料清洗浸泡除去木屑和泥土灰尘。
优选地，步骤(1)中，所述反硝化细菌的菌液由以下制备方法制备得到：
(a)将细菌接种到培养基上进行培养；
(b)将培养基离心得到细菌，与水混合后得到反硝化细菌的菌液。
优选地，所述步骤(a)中，所述细菌包括脱氮假单胞菌ATCC13867、脱氮副球菌ATCC19367或荧光假单胞菌ATCC3585，优选为脱氮假单胞菌ATCC13867。
优选地，步骤(a)中，所述培养基包括胰蛋白培养基、牛肉膏蛋白胨培养基或LB(Luria—Bertani)培养中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(a)中，所述培养的温度为30-37℃，例如可以是30℃、32℃、34℃、36℃、37℃等，培养的时间为12-24h，例如可以是12h、14h、16h、18h、20h、22h、24h等。
优选地，步骤(a)中，所述培养后，所述培养基中菌的OD值为1，细菌浓度为109cfu/mL以上，例如可以是109cfu/mL、1.5×109cfu/mL、2×109cfu/mL、2.5×109cfu/mL等。
优选地，步骤(b)中，所述离心的转速为5000-7000r/s，例如可以是5000r/s、5500r/s、6000r/s、6500r/s、7000r/s等，所述离心的时间为10-20min，例如可以是10min、12min、14min、15min、16min、18min、20min等。
优选地，步骤(b)中，反硝化细菌的菌液中细菌浓度为105-108cfu/mL，例如可以是105cfu/mL、5×105cfu/mL、106cfu/mL、5×106cfu/mL、107cfu/mL、5×107cfu/mL、108cfu/mL等，优选为107cfu/mL。
优选地，步骤(1)中，所述再生骨料和所述反硝化细菌的菌液的质量比为(2-3):1，例如可以是2:1、2.2:1、2.4:1、2.6:1、2.8:1、3:1等。
优选地，步骤(1)中，所述浸泡的温度为20-37℃，例如可以是20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃、35℃、37℃等，浸泡的时间为12-24h，例如可以是12h、14h、16h、18h、20h、22h、24h等。
优选地，步骤(1)中，所述浸泡还需烘干，所述烘干的温度为30-60℃，例如可以是30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃等。
优选地，步骤(2)中，所述钙盐溶液包括甲酸钙和硝酸钙。
优选地，步骤(2)中，所述钙盐溶液按质量浓度计包括：30-60g/L(例如可以是30g/L、35g/L、40g/L、45g/L、50g/L、55g/L、60g/L等)的甲酸钙和10-20g/L(例如可以是10g/L、12g/L、14g/L、16g/L、18g/L、20g/L等)的硝酸钙，溶剂为水。
优选地，步骤(2)中，所述钙盐溶液还包括葡萄糖。葡萄糖也可加入提升细菌在不利环境下的活性。
优选地，所述葡萄糖的浓度为0.1-10g/L，例如可以是0.1g/L、0.5g/L、1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L、10g/L等。
优选地，所述钙盐溶液中碳氮质量比为(3-5):1，例如可以是3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1等。以保证反硝化反应充分进行。
优选地，步骤(2)中，所述浸泡的温度为20-37℃，例如可以是20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃、32℃、34℃、36℃、37℃等，浸泡的时间为7-14天，例如可以是7天、8天、9天、10天、12天、14天等。
优选地，步骤(2)中，喷洒的用量为50-100mL/kg，例如可以是50mL/kg、60mL/kg、70mL/kg、80mL/kg、90mL/kg、100mL/kg等。
该喷洒的用量指的是每1kg骨料所用的钙盐溶液的体积数。
优选地，经步骤(2)处理后的再生骨料的吸水率为5.6-6.6％，例如可以是5.6％、5.7％、5.8％、5.9％、6.0％、6.1％、6.2％、6.3％、6.4％、6.5％、6.6％等。
优选地，经步骤(2)处理后的再生骨料的密度为2.6-2.7g/cm3，例如可以是2.6g/cm3、2.62g/cm3、2.64g/cm3、2.66g/cm3、2.68g/cm3、2.7g/cm3等。
优选地，经步骤(2)处理后的再生骨料的压碎指标为16-20％，例如可以16％、16.5％、17％、17.5％、18％、18.5％、19％、19.5％、20％等。
优选地，步骤(3)中，得到再生骨料混凝土的强度等级为C25、C30、C35、C40或C45中的任意一种。
其中，采用本发明所述微生物反硝化的现象强化所获得的再生骨料，将其拌和得到的混凝土等级可以为C25-C45；且相比未经处理的同配合比再生骨料混凝土，加入本发明所述微生物反硝化的现象强化所获得的再生骨料最终获得的混凝土等级会提升两个强度等级以上，如从C25提升至C35、C30提升至C40、C35提升至C45等。
优选地，步骤(3)中，所述搅拌的具体步骤为：将水泥、水、细骨料和步骤(2)处理后的再生骨料混合搅拌，得到所述再生骨料混凝土。
优选地，所述水泥、水、细骨料和再生骨料的质量比为415:195:621:1063。
优选地，步骤(3)中，还需添加：细菌、甲酸钙、硝酸钙和葡萄糖。
优选地，所述细菌包括脱氮假单胞菌ATCC13867、脱氮副球菌ATCC19367或荧光假单胞菌ATCC3585，优选为脱氮假单胞菌ATCC13867。
优选地，所述细菌的浓度为105-108cfu/mL，例如可以是105cfu/mL、5×105cfu/mL、106cfu/mL、5×106cfu/mL、107cfu/mL、5×107cfu/mL、108cfu/mL等。
优选地，所述甲酸钙的浓度30-60g/L，例如可以是30g/L、35g/L、40g/L、45g/L、50g/L、55g/L、60g/L等。
优选地，所述硝酸钙的浓度为10-20g/L，例如可以是10g/L、12g/L、14g/L、16g/L、18g/L、20g/L等。
优选地，所述葡萄糖的浓度为0.1-10g/L，例如可以是0.1g/L、0.5g/L、1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L、10g/L等。
优选地，步骤(3)中，所述混拌后还需在20-37℃(例如可以是20℃、22℃、24℃、26℃、38℃、30℃、32℃、34℃、37℃等)下静置28天。
第二方面，本发明提供一种再生骨料混凝土，所述再生骨料混凝土由如第一方面所述的利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法得到。
在本发明中，所述100％使用再生骨料的混凝土拥有与同配合比使用天然骨料的混凝土相近的抗压强度，抗劈裂强度和弹性模量。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)将再生骨料用于混凝土中减少了建筑垃圾得填埋和天骨料得开采；
(2)经过本发明的双重生物矿化强化，处理最终在相同配合比的情况下，可以使完全使用再生骨料的混凝土，达到和天然骨料混凝土相当的力学性能；
(3)本发明不需要使用含脲酶的脲解细菌，而是使用对环境友好的反硝化细菌来引导生物矿化。反硝化过程会产生氮气和水蒸气，都是无毒无害的物质；
(4)本发明在反硝化过程所需的氮源，和碳酸钙形成所需的钙源都可以同时由一种物质-硝酸钙提供，不会引入其他阴离子，不会对混凝土和钢筋产生负面影响；
(5)本发明不需要在混凝土添加尿素、牛肉膏蛋白胨、乳酸钙、醋酸钙等昂贵或高污染的生化添加剂。主要的外加剂是甲酸钙和硝酸钙，它们都是一种常见的混凝土外加剂。已经被大量应用于混凝土中，成本较低，对混凝土负面影响很小。
附图说明
图1为实施例1提供的反硝化细菌强化过的再生骨料表面的扫描电镜图。
图2为实施例1提供的反硝化细菌强化过的混凝土基质的扫描电镜图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
以下具体实施方式中各组分来源如下所示：反硝化细菌(脱氮假单胞菌(Pseudomonas.Sp同源ATCC13867)，保藏：广东省微生物菌种保藏中心)；培养基(美国BD234000培养基)。
再生骨料：吸水率为6.84％；再生骨料的密度为2.56g/cm3；压碎指标为20.1％；天然骨料：购自中国建筑材料学研究总院有限公司批号为2016AW009。
水泥为中国联合水泥有限公司生产的P.I 42.5型水泥，批号为：201908016；细骨料为中粗河沙批号为20190722。
下述所有力学性能测试均进行了三次取平均值。
制备例1
本制备例提供一种反硝化细菌的菌液，所述反硝化细菌的菌液由以下制备方法制备得到：
(a)将反硝化细菌接种到培养基上，在30℃的摇床上培养18h，OD值达到1时细菌浓度可达109CFU/mL；
所述培养基为：5g/L的美国BD234000培养基，5g/L的氯化钠和蒸馏水配制细菌液态培养基，并将培养基进行高温高压蒸汽消毒；
(b)离心得到细菌，加蒸馏水配制成107cfu/mL的菌液。
制备例2
本制备例提供一种反硝化细菌的菌液，与制备例1的区别仅在于，步骤(b)加蒸馏水配制成105cfu/mL的菌液。
制备例3
本制备例提供一种反硝化细菌的菌液，与制备例1的区别仅在于，步骤(b)加蒸馏水配制成108cfu/mL的菌液。
制备例4
本制备例提供一种钙盐溶液，所述钙盐溶液按质量浓度计包括：42g/L的甲酸钙、15g/L的硝酸钙和0.5g/L的葡萄糖，溶剂为蒸馏水。
制备例5
本制备例提供一种钙盐溶液，所述钙盐溶液按质量浓度计包括：30g/L的甲酸钙、20g/L的硝酸钙和10g/L的葡萄糖，溶剂为蒸馏水。
制备例6
本制备例提供一种钙盐溶液，所述钙盐溶液按质量浓度计包括：60g/L的甲酸钙、10g/L的硝酸钙和0.1g/L的葡萄糖，溶剂为蒸馏水。
制备例7
本制备例提供一种钙盐溶液，所述钙盐溶液按质量浓度计包括：42g/L的甲酸钙、16g/L的硝酸钙，溶剂为蒸馏水。
实施例1
本实施例提供一种利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，所述方法具体包括以下步骤：
(1)将再生骨料清洗浸泡除去木屑和泥土灰尘，置于制备例1提供的反硝化细菌的菌液中在30℃下浸泡24h，其中，再生骨料和菌液的质量比为2:1，再在40℃下烘干，得到附着有反硝化细菌的再生骨料；
(2)将步骤(1)得到的附着有反硝化细菌的再生骨料置于制备例4提供的钙盐溶液中在30℃下浸泡7天后，其中，再生骨料和钙盐溶液的质量比为3:1，浸泡7天后可得处理过的再生骨料(如图1所示)，通过扫描电镜观察骨料表面并检测此再生骨料的性质；
(3)拌混凝土：将质量比为415:195:621:1063的水泥、水、细骨料和步骤(2)处理后的再生骨料混合搅拌，其中拌和水中补充107cfu/mL的脱氮假单胞菌(ATCC13867)、30g/L的甲酸钙、10g/L硝酸钙和0.1g/L的葡萄糖进行混拌，得到再生骨料混凝土，(通过扫描电镜观察混凝土基质28天后，并检测力学性能，如图2所示)。
图1为实施例1提供的反硝化细菌强化过的再生骨料表面的扫描电镜图；如图1所示，由反硝化细菌诱导产生的生物碳酸钙形成于原有骨料和附着的砂浆之间，填充了再生骨料的表面；图2为实施例1提供的反硝化细菌强化过的混凝土基质的扫描电镜图；如图2所示，由反硝化细菌诱导产生的生物碳酸钙在混凝土基质中形成使混凝土更密实。
实施例2
本实施例提供一种利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，与实施例1的区别仅在于，将步骤(1)中制备例1提供的反硝化细菌的菌液替换为制备例2提供的反硝化细菌的菌液。
实施例3
本实施例提供一种利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，与实施例1的区别仅在于，将步骤(1)中制备例1提供的反硝化细菌的菌液替换为制备例3提供的反硝化细菌的菌液。
实施例4
本实施例提供一种利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，与实施例1的区别仅在于，将步骤(2)中制备例4提供的钙盐溶液替换为制备例5提供的钙盐溶液。
实施例5
本实施例提供一种利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，与实施例1的区别仅在于，将步骤(2)中制备例4提供的钙盐溶液替换为制备例6提供的钙盐溶液。
实施例6
本实施例提供一种利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，与实施例1的区别仅在于，将步骤(2)中制备例4提供的钙盐溶液替换为制备例7提供的钙盐溶液。
实施例7
本实施例提供一种利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，与实施例1的区别仅在于，步骤(2)中将制备例4提供的钙盐溶液喷洒在步骤(1)得到的附着有反硝化细菌的再生骨料的表面，喷洒的用量为80mL/kg。
实施例8
本实施例提供一种利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，与实施例1的区别仅在于，步骤(3)中，不添加葡萄糖。
对比例1
本对比例提供一种天然骨料强化再生骨料混凝土的方法，所述方法具体包括以下步骤：以质量比为415:195:621:1153的比例将水泥、水、细骨料和天然粗骨料混合，制备得到天然骨料强化再生骨料混凝土；通过扫描电镜观察混凝土基质28天后，并检测力学性。
对比例2
本对比例提供一种利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，所述方法具体包括以下步骤：
(1)将再生骨料清洗浸泡除去木屑和泥土灰尘；
(2)拌混凝土：将步骤(1)处理后的得到附着有反硝化细菌的再生骨料、水泥、水、细骨料拌合，得到再生骨料混凝土；通过扫描电镜观察混凝土基质28天后，并检测力学性能。
对比例3
本对比例提供一种利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，所述方法具体包括以下步骤：
(1)将再生骨料清洗浸泡除去木屑和泥土灰尘，置于制备例1提供的反硝化细菌的菌液中在30℃下浸泡24h，其中，再生骨料和菌液的质量比为2:1，再在40℃下烘干，得到附着有反硝化细菌的再生骨料；
(2)将步骤(1)得到的附着有反硝化细菌的再生骨料置于制备例4提供的钙盐溶液中在30℃下浸泡7天后，其中，再生骨料和钙盐溶液的质量比为3:1，7天后可得处理过的再生骨料，通过扫描电镜观察骨料表面并检测此再生骨料的性质；
(3)拌混凝土：将步骤(2)处理后的再生骨料与水泥、水、细骨料拌和，进行混拌，得到再生骨料混凝土，(通过扫描电镜观察混凝土基质28天后，并检测力学性能)。
对比例4
本实施例提供一种利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，所述方法具体包括以下步骤：
(1)将再生骨料清洗浸泡除去木屑和泥土灰尘，置于制备例1提供的反硝化细菌的菌液中在30℃下浸泡24h，其中，再生骨料和菌液的质量比为2:1，再在40℃下烘干，得到附着有反硝化细菌的再生骨料；
(2)将步骤(1)得到的附着有反硝化细菌的再生骨料置于制备例4提供的钙盐溶液中在30℃下浸泡7天后，其中，再生骨料和钙盐溶液的质量比为3:1，浸泡7天后可得处理过的再生骨料，通过扫描电镜观察骨料表面并检测此再生骨料的性质；
(3)拌混凝土：将步骤(2)处理后的再生骨料与水泥，细骨料水混合，其中拌和水中得到再生骨料混凝土。
性能测试
分别对上述实施例1-8和对比例1-4提供的步骤(2)产品和步骤(3)产品进行各项性能测试吸水率、密度、压碎指标参考了国标JGJ 52-2006，抗压强度、抗劈裂强度、弹性模量参考了国标GB/T 50081-2002具体测试方法如下所示：
(1)吸水率：将2kg左右骨料试样浸泡在水中，仔细洗去附在骨料表面的尘土和石粉。24h后取出用拧干的湿毛巾擦至饱和面干并称重(M1)，将骨料放入广口瓶中加满水排并除所有气泡后称重(M2)将骨料取出广口瓶重新加满水并称重(M3)，取出的骨料在105℃下烘干24h后冷却至室温称重(M4)。吸水率(WA)根据以下公式求得：
Figure BDA0002919404360000131
(2)密度：表观密度ρa根据以下公式求得：
Figure BDA0002919404360000132
(3)压碎指标：将一定质量气干状态下10～20mm符合JGJ 52-2006要求的圆筒内，在压力机上10min施加荷载到400kN，静压5s，卸荷后称取试样质量(m0)，用孔径2.36mm的筛筛除被压碎的细粒，称取式样的筛余量(m1)。压碎指标(δa)根据以下公式求得：
Figure BDA0002919404360000141
(4)抗压强度：采用边长为150mm的立方体养护28天后进行立方体抗压强度实验试件。从养护地点取出后应及时进行试验，将试件表面与上下承压板面擦干净。将试件安放在试验机上以0.5MPa/s的速度加载直到试件破坏，然后记录破坏荷载；混凝土立方体抗压强(MPa)度按下式计算：
Figure BDA0002919404360000142
其中，F：试件破坏荷载(N)，A：试件承压面积(mm2)。
(5)抗劈裂强度：将试件放在试验机下压板的中心位置，劈裂承压面和劈裂面应与试件成型时的顶面垂直；在上、下压板与试件之间垫以圆弧形垫块及垫条各一条，垫块与垫条应与试件上、下面的中心线对准并与成型时的顶面垂直。以0.05MPa/s的速度加载至破坏记录荷载F。抗劈裂强度(fts)根据以下公式求得：
Figure BDA0002919404360000143
其中，F：试件破坏荷载(N)，A：试件承压面积(mm2)。
(6)弹性模量：取6个100×100×300mm的试件，3个测定混凝土的轴心抗压强度(fcp)。另3个试件用于测定混凝土的弹性模量。在测定混凝土弹性模量时，变形测量仪应安装在试件两侧的中线上并对称于试件的两端。然后调整试件在压力试验机上的位置，使其轴心与下压板的中心线对准。开动压力试验机，当上压板与试件接近时调整球座，使其接触匀衡。加荷至基准应力为0.5MPa的初始荷载值(F0)＝，保持恒载60s并在以后的30s内记录每测点的变形读数ε0。应立即连续均匀地加荷至应力为轴心抗压强度荷载值的1/3(Fa)，保持恒载60s并在以后的30s内记录每一测点的变形读数ε0。弹性模量Ec(MPa)根据以下公式求得：
Figure BDA0002919404360000151
Δn＝εa-ε0
其中，步骤(2)产品各项性能测试测试数据如下表1所示，步骤(3)产品各项性能测试测试数据如下表2所示：
表1
Figure BDA0002919404360000152
表2
Figure BDA0002919404360000153
Figure BDA0002919404360000161
由表1和表2测试数据可知，经步骤(2)处理后的再生骨料的吸水率为5.6-6.6％；密度为2.6-2.7g/cm3；压碎指标为16-20％，发现再生骨料吸水率相当于初始原料降低5.1-20.2％，密度增加0.4-7.5％，压碎指标降低6.84-23.9％。
而步骤(3)最终得到的再生骨料混凝土的抗压强度为40-44MPa；抗劈裂强度为3.5-3.6MPa；弹性模量为3.2E+04～3.3E+04MPa，说明本发明最终产品的抗压强度增加14.6-31.9％，抗劈裂强度增加6.9-27.6％，弹性模量增加1.0-9.5％。
综上所述，本发明用反硝化细菌菌液处理再生骨料强化骨料。新拌混凝土时再次混入反硝化细菌菌液，整体提升混凝土性质，经过本方案的双重生物矿化强化，处理最终在相同配合比的情况下，可使完全使用再生骨料的混凝土，达到和天然骨料混凝土相同水平的力学性能。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明所述利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法及再生骨料混凝土，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，其特征在于，所述利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法包括以下步骤：
(1)将再生骨料置于反硝化细菌的菌液中浸泡，得到附着有反硝化细菌的再生骨料；
(2)将步骤(1)得到的附着有反硝化细菌的再生骨料置于钙盐溶液中浸泡/或将钙盐溶液喷洒在步骤(1)得到的附着有反硝化细菌的再生骨料的表面；
(3)拌混凝土：将步骤(2)处理后的再生骨料代替天然骨料进行搅拌，得到再生骨料混凝土。
2.根据权利要求1所述的利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述再生骨料的吸水率为6-8％；
优选地，步骤(1)中，所述再生骨料的密度为2.3-2.6g/cm3；
优选地，步骤(1)中，所述再生骨料的压碎指标为20-23％。
3.根据权利要求1或2所述的利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述反硝化细菌的菌液由以下制备方法制备得到：
(a)将细菌接种到培养基上进行培养；
(b)将培养基离心得到细菌，与水混合后得到反硝化细菌的菌液；
优选地，所述步骤(a)中，所述细菌包括脱氮假单胞菌ATCC13867、脱氮副球菌ATCC19367或荧光假单胞菌ATCC3585，优选为脱氮假单胞菌ATCC13867；
优选地，步骤(a)中，所述培养基包括胰蛋白培养基、牛肉膏蛋白胨培养基或LB培养基中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(a)中，所述培养的温度为30-37℃，培养的时间为12-24h；
优选地，步骤(a)中，所述培养后，所述培养基中菌的OD值为1，细菌浓度为109cfu/mL以上；
优选地，步骤(b)中，所述离心的转速为5000-7000r/s，所述离心的时间为10-20min；
优选地，步骤(b)中，反硝化细菌的菌液中细菌浓度为105-108cfu/mL，优选为107cfu/mL。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述再生骨料和所述反硝化细菌的菌液的质量比为(2-3):1；
优选地，步骤(1)中，所述浸泡的温度为20-37℃，浸泡的时间为12-24h；
优选地，步骤(1)中，所述浸泡还需烘干，所述烘干的温度为30-60℃。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述钙盐溶液包括甲酸钙和硝酸钙；
优选地，步骤(2)中，所述钙盐溶液按质量浓度计包括：30-60g/L的甲酸钙和10-20g/L的硝酸钙，溶剂为水；
优选地，步骤(2)中，所述钙盐溶液还包括葡萄糖；
优选地，所述葡萄糖的浓度为0.1-10g/L；
优选地，所述钙盐溶液中碳氮质量比为(3-5):1。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述浸泡的温度为20-37℃，浸泡的时间为7-14天；
优选地，步骤(2)中，喷洒的用量为50-100mL/kg。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，其特征在于，经步骤(2)处理后的再生骨料的吸水率为5.6-6.6％；
优选地，经步骤(2)处理后的再生骨料的密度为2.6-2.7g/cm3；
优选地，经步骤(2)处理后的再生骨料的压碎指标为16-20％。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，其特征在于，步骤(3)中，得到再生骨料混凝土的强度等级为C25、C30、C35、C40或C45中的任意一种；
优选地，步骤(3)中，所述搅拌的具体步骤为：将水泥、水、细骨料和步骤(2)处理后的再生骨料混合搅拌，得到所述再生骨料混凝土；
优选地，所述水泥、水、细骨料和再生骨料的质量比为415:195:621:1063。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法，其特征在于，步骤(3)中，还需添加：细菌、甲酸钙、硝酸钙和葡萄糖；
优选地，所述细菌包括脱氮假单胞菌ATCC13867、脱氮副球菌ATCC19367或荧光假单胞菌ATCC3585，优选为脱氮假单胞菌ATCC13867；
优选地，所述细菌的浓度为105-108cfu/mL；
优选地，所述甲酸钙的浓度30-60g/L；
优选地，所述硝酸钙的浓度为10-20g/L；
优选地，所述葡萄糖的浓度为0.1-10g/L；
优选地，步骤(3)中，所述混拌后还需在20-37℃下养护28天。
10.一种再生骨料混凝土，其特征在于，所述再生骨料混凝土由如权利要求1-9中任一项所述的利用微生物反硝化现象强化再生骨料混凝土的方法得到。
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