CN114591016B - 一种利用生物沉积的再生骨料强化方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种利用生物沉积的再生骨料强化方法，包括下述步骤：(1)填充浸泡：先在真空环境下将再生骨料浸泡于菌液中，之后将所述再生骨料从所述菌液中取出，浸泡于矿化培养液中，浸泡结束后将再生骨料取出，清洗，干燥；(2)修补浸泡：将经所述步骤(1)处理后的再生骨料取出，清洗、干燥后浸泡于所述菌液和矿化培养液的混合培养液中；所述菌液中含有芽孢杆菌。本发明的利用生物沉积的再生骨料强化方法可以更有针对性地作用于再生骨料需要修补的区域，得到更好的修复效果，且采用工业生产的菌粉来大幅度降低工艺成本，使微生物矿化沉积(MICP)技术获得更广泛的应用。

Description

一种利用生物沉积的再生骨料强化方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种利用生物沉积的再生骨料强化方法。

背景技术

就建筑行业的可持续发展来看，从建筑垃圾中重新回收建筑材料来缓解天然建筑材料短缺和用于填埋建筑垃圾的土地资源短缺的现状，有着重要的意义。然而，再生骨料本身的性能大大劣于天然骨料，将再生骨料用于再生混凝土中会导致再生混凝土的机械性能和耐久性退化，当再生混凝土中使用再生骨料替代全部天然骨料时，再生混凝土的劈裂抗拉强度、弹性模量和抗压强度等性能会大大降低。

再生骨料性能较差的原因在于其表面附着大量的老旧砂浆和破碎过程产生的微裂纹，这造成了再生骨料具有远高于天然骨料的吸水率和压碎值。再生骨料的强化技术通常基于降低再生骨料的吸水率与压碎指标，提高再生骨料的表观密度和硬度来进行。一方面，吸水率的降低、表观密度的升高是基于再生骨料孔隙率的降低，骨料孔结构的改善能进一步提高再生混凝土的工作性能，此外，孔隙率的降低也改善了再生混凝土的界面过渡区，过高的吸水率会使再生混凝土界面过渡区富水，进而影响试件的力学性能和耐久性；另一方面，再生骨料的压碎值远高于天然骨料，而再生骨料的硬度直接影响了再生混凝土的力学性能。基于以上两点，本发明着重于改善再生骨料的吸水率和压碎指标。

目前我国在强化再生骨料的研究领域已取得了一定的进展。申请号为CN113683330A的发明专利提供了一种强化再生骨料的制备方法及制备系统，申请号为CN111153618A公开了一种微生物矿化强化再生骨料的制备装置及制备方法，以上方法均能强化再生骨料，但是现有方法多局限于使用喷淋的手段，生物难以完全进入所有孔洞并有效生存，从而有效改善再生骨料的孔结构，此外，复杂的装置造成再生骨料的强化成本较高，这违背再生骨料强化处理的目的。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用生物沉积的再生骨料强化方法，以解决/ 改善传统浸泡处理时生物矿化沉积生成的碳酸钙无法有针对性地修补孔洞，而喷淋处理设备复杂，成本较高，难以大规模工业应用的现状中的至少一项问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用生物沉积的再生骨料强化方法，包括下述步骤：(1)填充浸泡：先在真空环境下将再生骨料浸泡于菌液中，之后将所述再生骨料从所述菌液中取出，浸泡于矿化培养液中，浸泡结束后将再生骨料取出，清洗，干燥；(2)修补浸泡：将经步骤 (1)处理后的再生骨料取出，清洗、干燥后浸泡于所述菌液和矿化培养液的混合培养液中；所述菌液中含有芽孢杆菌。

优选地，步骤(1)中，所述再生骨料在菌液中浸泡的时间为20～60min，所述真空环境的真空度为0.6～0.8Mpa。

优选地，步骤(1)中，所述再生骨料与菌液的质量比为2:1～2:1.2，所述矿化培养液与所述菌液的质量比为1:1。

优选地，步骤(2)中所述再生骨料与所述混合培养液的质量比为 1:1～1:1.2；所述混合培养液中菌液与所述矿化培养液的质量比为1:1。

优选地，所述芽孢杆菌包括胶质芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌，两种菌的有效活菌数之比为3:7-7:3。

优选地，所述胶质芽孢杆菌来自胶质芽孢杆菌菌粉，所述胶质芽孢杆菌菌粉的有效活菌数为1×10¹⁰cfu/g菌粉。

所述枯草芽孢杆菌来自枯草芽孢杆菌菌粉，所述枯草芽孢杆菌菌粉的有效活菌数为2×10¹¹cfu/g菌粉。

优选地，所述菌液按照下述方法配制得到：将菌粉溶解于去离子水中，搅拌，调节pH，静置后过滤，即得所述菌液。

优选地，配制所述菌液时，所述搅拌的时间为5～15min，采用NaOH将所述菌液的pH调节至9.5～10.5，所述静置的时间≥30min。

优选地，所述菌液的细菌浓度为2×10⁸-4×10⁸cfu/mL。

优选地，所述矿化营养液包括酵母浸粉4～6重量份、蛋白胨3～5重量份、氯化钙45～55重量份、乳酸钙18～22重量份和水500重量份。

优选地，所述矿化营养液按照下述方法配制得到：将所述酵母、蛋白胨、氯化钙和乳酸钙溶解于去离子水中，调节pH，静置后过滤，即得所述矿化培养液。

优选地，配制所述矿化营养液时，采用NaOH将所述矿化培养液的pH 调节至9.5～10.5，所述静置的时间≥30min。

优选地，步骤(1)中，所述再生骨料在矿化培养液中的浸泡在25～35℃通风环境中进行，浸泡时间为7～14d；和/或，步骤(2)中所述再生骨料在混合培养液的浸泡在25～35℃通风环境中进行，浸泡时间为7～14d。

有益效果：本发明的利用生物沉积的再生骨料强化方法可以更有针对性地作用于再生骨料需要修补的区域，得到更好的修复效果，且采用工业生产的菌粉来大幅度降低工艺成本，使微生物矿化沉积(MICP)技术获得更广泛的应用。

本发明利用生物沉积的再生骨料强化方法降低了目前微生物矿化沉积 (MICP)技术成本且优化了MICP技术对再生骨料的强化效果，强化过程对于再生骨料的修复更有针对性，从而显著改变再生骨料的孔结构和基本性能，修复后再生骨料的吸水率降低30％左右，压碎指标改进16％左右。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明对比例1提供的经对比例1处理后得到的填充再生骨料空隙的方解石碳酸钙的SEM图；其中，图1中的右图为左图的放大图(放大 10倍)；

图2为本发明对比例1提供的经对比例1处理后得到的填充再生骨料空隙的方解石碳酸钙的XRD图；

图3为本发明提供的分别经实施例1与对比例1～3的方法处理后得到的再生骨料的压碎值和吸水率对比例图；

图4为本发明提供的分别经实施例1与对比例1～3的方法处理后得到的再生骨料的表面形貌的扫描电镜图；其中，(a)为经对比例1处理后得到的再生骨料的扫描电镜图，(b)为经对比例2处理后得到的再生骨料的扫描电镜图，(c)为经对比例3处理后得到的再生骨料的扫描电镜图，(d)为经实施例1处理后得到的再生骨料的扫描电镜图；

图5为本发明提供的分别经实验例1-3矿化液处理后的矿化率对比图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明针对目前再生骨料生物增强技术存在的缺陷，弥补传统浸泡处理时生物生成的碳酸钙无法有针对性地修补孔洞，而喷淋处理设备复杂，成本较高，难以大规模工业应用的现状，提供一种利用生物沉积的再生骨料强化方法，以解决或缓解上述中的至少一项问题。

本发明提供的利用生物沉积的再生骨料强化方法中，包括下述步骤：

(1)填充浸泡：先在真空环境下将再生骨料浸泡于菌液中，之后将所述再生骨料从所述菌液中取出，浸泡于矿化培养液中，浸泡结束后将再生骨料取出，清洗，干燥；(2)修补浸泡：将经步骤(1)处理后的再生骨料浸泡于所述菌液和矿化培养液的混合培养液中；所述菌液中含有芽孢杆菌。

本发明提供的利用生物沉积的再生骨料强化方法中，填充浸泡处理时，通过在真空环境下将再生骨料浸泡于菌液中，菌液能更好地填充再生骨料内部孔隙结构，微生物于附着砂浆的孔隙中矿化沉积生成碳酸钙，填补孔结构，命名为填充浸泡；修补浸泡时微生物着重修复再生骨料的表面，命名为修补浸泡。

其中，芽孢杆菌的主要作用是诱导生成碳酸钙填充空洞，碳酸钙的产生集中关于细菌的周围，矿化培养液提供钙离子和营养物质，以供细菌生存和制造碳酸钙，填充浸泡主要是大幅度提高再生骨料内部的孔洞的细菌浓度，使细菌在空洞内壁附着，之后产生的碳酸钙可以填充内部的孔，修补浸泡的主要目的是使细菌在适宜环境中生存，骨料表面作为细菌的成核位点修补。填充浸泡时矿化培养液和细菌并没有修补浸泡时接触的更加有效，因此细菌的活性不如修补浸泡，但是填充浸泡的优点是修补位置很有针对性，产生的碳酸钙都在需要修补的位置，修补浸泡时生物的活性更好产生碳酸钙的速度更快但是对于骨料的修补不具有针对性，因此我们选择先进行填充浸泡修补骨料内部大缺陷，再进行修补浸泡来增强再生骨料。

本发明优选实施例中，步骤(1)中，所述再生骨料在菌液中浸泡的时间为20～60min(例如，20min、30min、40min、50min或60min)。

本发明优选实施例中，步骤(1)中，所述再生骨料与菌液的质量比为 2:1～2:1.2(例如，2:1、2:1.1或2:1.2)，所述矿化培养液与所述菌液的质量比为1:1。

本发明优选实施例中，步骤(1)中，所述真空环境的真空度为0.6～0.8Mpa。

本发明优选实施例中，步骤(2)中所述再生骨料与所述混合培养液的质量比为1.5:2～3:2(例如，1.5:2、2:2、2.5:2或3:2)，所述混合培养液中菌液与所述矿化培养液的质量比为1:1。

本发明优选实施例中，步骤(2)中所述再生骨料与所述混合培养液的质量比为1:1～1:1.2(例如，1:1.2、1:1.1、或1:1)

本发明优选实施例中，所述芽孢杆菌包括胶质芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌，所使用的两种菌的有效活菌数比为3:7-7:3(例如，3:7、5:7、7:7或7:3)，矿化过程中两种细菌的代谢作用共同诱导碳酸钙沉淀的产生。

本发明优选实施例中，所述胶质芽孢杆菌来自胶质芽孢杆菌菌粉，所述胶质芽孢杆菌菌粉的有效活菌数为1×10¹⁰cfu/g菌粉。

本发明优选实施例中，所述枯草芽孢杆菌来自枯草芽孢杆菌菌粉，所述枯草芽孢杆菌菌粉的有效活菌数为2×10¹¹cfu/g菌粉。

本发明优选实施例中，所述菌液按照下述方法配制得到：将菌粉溶解于去离子水中，搅拌，调节pH，静置后过滤，即得所述菌液。

本发明优选实施例中，配制所述菌液时，所述搅拌的时间为5～15min(例如，5min、10min或15min)，采用NaOH将所述菌液的pH调节至9.5～10.5 (例如，9.5、10或10.5)，所述静置的时间≥30min。

本发明优选实施例中，所述菌液的细菌浓度为2×10⁸-4×10⁸cfu/mL(例如2×10⁸cfu/mL、3×10⁸cfu/mL或4×10⁸cfu/mL)。

本发明优选实施例中，所述矿化营养液包括酵母浸粉4～6(例如4、5或 6)重量份、蛋白胨3～5(例如3、4或5)重量份、氯化钙45～55(例如45、 50或55)重量份、乳酸钙18～22(例如18、20或22)重量份和500重量份。其中，氯化钙和乳酸钙主要用于提供钙离子，乳酸钙除提供钙源外，还可起到提供碳源的作用。

本发明优选实施例中，所述矿化营养液按照下述方法配制得到：将所述酵母、蛋白胨、氯化钙和乳酸钙溶解于去离子水中，调节pH，静置后过滤，即得所述矿化培养液。

本发明优选实施例中，配制所述矿化营养液时，采用NaOH将所述矿化培养液的pH调节至9.5～10.5(例如，9.5、10或10.5)，所述静置的时间≥ 30min。

本发明优选实施例中，步骤(1)中，所述再生骨料在矿化培养液中的浸泡在25～35℃(例如25℃、30℃或35℃)通风环境中进行，浸泡时间为14d；步骤(2)中所述再生骨料在混合培养液的浸泡在25～35℃(例如25℃、30℃或35℃)通风环境中进行，浸泡时间为7～14d(例如，7d、8d、9d、10d、 11d、12d、13d或14d)。上述两步浸泡处理，养护时间较短时不能得到较好的修复效果，养护时间超过7～14d(例如，7d、8d、9d、10d、11d、12d、13d 或14d)后，溶液基本丧失矿化沉积碳酸钙的能力。

下面通过具体实施例对本发明的利用生物沉积的再生骨料强化方法进行详细说明。

下面实施例中，各原材料用量及来源如下表1所示：

表1 所用原材料来源

下述实施例(或对比例)中用到的菌液按照下述方法配制得到：将胶质芽孢杆菌菌粉6.0g(有效活菌数为6×10¹⁰cfu)和枯草芽孢杆菌0.7g(有效活菌数为1.4×10¹¹cfu)溶解于500g去离子水中，搅拌10min，加入NaOH 调节pH至10，静置30min后过滤，即得上述菌液。

下述实施例(或对比例)用到的矿化培养液按照下述方法配制得到：将酵母浸粉5g、蛋白胨4g、氯化钙50g和乳酸钙20g溶解于500g去离子水中，加入NaOH调节pH至10.0，静置30min后过滤，即得上述矿化培养液。

实施例1

本实施例的利用生物沉积的再生骨料强化方法包括下述步骤：

(1)填充浸泡：选择再生骨料粒径为9.5～16mm，按照菌液和再生骨料质量比为1:2的比例将菌液加入再生骨料中，置于30，℃真空度为0.8Mpa 的真空干燥箱中浸泡30min，将再生骨料从菌液中取出后再浸泡于和菌液质量比为1:1的矿化培养液中，置于25～35℃通风环境中，养护14d后取出洗净，置于40℃的烘箱中烘干；

(2)修补浸泡：按照矿化培养液和菌液质量比1:1的比例配制混合培养液，然后按照混合培养液和再生骨料质量比为1:1的比例，将经步骤(1)处理得到的再生骨料浸泡于混合培养液中，置于25～35℃通风环境中养护14d；

之后，取出再生骨料，洗净，置于40℃的烘箱中干燥至恒重，称取强化前后再生骨料质量的变化，并根据GB/T14685-2011《建筑用卵石、碎石》内有关规定测试其吸水率、表观密度和压碎值，测试结果如表2。

表2 实施例1制备得到的生物沉积强化再生骨料(9.5～16mm粒径)的基本性能

实施例2

本实施例的利用生物沉积的再生骨料强化方法包括下述步骤：

(1)填充浸泡：选择再生骨料粒径为9.5～16mm，按照菌液和再生骨料质量比为1.2:2的比例将菌液加入再生骨料中，置于30，℃真空度为0.8Mpa 的真空干燥箱中浸泡30min；将再生骨料从菌液中取出后再浸泡于和菌液质量比为1:1的矿化培养液中，置于25～35℃通风环境中养护，14d后取出洗净，置于40℃的烘箱中烘干；

(2)修补浸泡：按照矿化培养液和菌液质量比1:1的比例配制混合培养液，然后按照混合培养液和再生骨料质量比为1.2:1的比例，将经步骤(1) 处理得到的再生骨料浸泡于混合培养液中，置于25～35℃通风环境中养护 14d；

之后取出再生骨料，洗净，置于40℃的烘箱中干燥至恒重，称取强化前后再生骨料质量的变化，并根据GB/T14685-2011《建筑用卵石、碎石》内有关规定测试其增重、吸水率、表观密度和压碎值，测试结果如表3。

表3 实施例2制备得到的生物沉积强化再生骨料(9.5～16mm粒径)的基本性能

实施例3

本实施例的利用生物沉积的再生骨料强化方法包括下述步骤：

(1)填充浸泡：选择再生骨料粒径为4.75～9.5mm，按照菌液和再生骨料质量比为1:2的比例将菌液加入再生骨料中，置于30℃，真空度为0.8Mpa 的真空干燥箱中浸泡30min，将再生骨料从菌液中取出后再浸泡于和菌液质量比为1:1的矿化培养液中，置于25～35℃通风环境中，养护14d后取出洗净，置于40℃的烘箱中烘干；

(2)修补浸泡：按照矿化培养液和菌液质量比1:1的比例配制混合培养液，然后按照混合培养液和再生骨料质量比为1:1的比例，将经步骤(1)处理得到的再生骨料浸泡于混合培养液中，置于25～35℃通风环境中养护14d 后取出洗净，置于40℃的烘箱中干燥至恒重，称取强化前后再生骨料质量的变化，并根据GB/T14685-2011《建筑用卵石、碎石》内有关规定测试其增重、吸水率、表观密度和压碎值，测试结果如表4。

表4 实施例3制备得到的生物沉积强化再生骨料(4.75～9.5mm粒径)的基本性能

实施例4

本实施例的利用生物沉积的再生骨料强化方法包括下述步骤：

(1)填充浸泡：选择再生骨料粒径为16～19mm，按照菌液和再生骨料质量比为1:2的比例将菌液加入再生骨料中，置于真空干燥箱(真空度为 0.6Mpa)中浸泡30min，将再生骨料从菌液中取出后再浸泡于和菌液质量比为1:1的矿化培养液中，置于25～35℃通风环境中养护14d后取出洗净，置于40℃的烘箱中烘干；

(2)修补浸泡：按照矿化培养液和菌液质量比1:1的比例配制混合培养液，然后按照混合培养液和再生骨料质量比为1:1的比例，将经步骤(1)处理得到的再生骨料浸泡于混合培养液中，置于25～35℃通风环境中养护14d；

之后，取出再生骨料，洗净，置于40℃的烘箱中干燥至恒重，称取强化前后再生骨料质量的变化，并根据GB/T14685-2011《建筑用卵石、碎石》内有关规定测试其增重、吸水率、表观密度和压碎值，测试结果如表5。

表5 实施例4制备得到的生物沉积强化再生骨料(16～19mm粒径)的基本性能

对比例1

对再生骨料进行去离子水浸泡处理，具体步骤如下：

选择3种粒径范围分别为4.75～9.5、9.5～16和16～19的再生骨料，将上述3种再生骨料分别加入与再生骨料质量比为1:1的去离子水中，置于 25～35℃通风环境中浸泡再生骨料，浸泡时间为28d；浸泡结束后取出再生骨料，冲洗干净，置于40℃的烘箱中干燥至恒重，称取强化前后再生骨料质量的变化，并根据GB/T14685-2011《建筑用卵石、碎石》内有关规定测试其增重、吸水率、表观密度和压碎值，测试结果如表6。

表6 去离子水浸泡后再生骨料的基本性能

对比例2

对再生骨料进行两次修补浸泡处理，具体步骤如下：

(1)第一次修补浸泡：选择再生骨料粒径为9.5，按照矿化培养液和菌液质量比1:1的比例配制混合培养液，然后按照混合培养液和再生骨料质量比为1:1的比例直接浸泡再生骨料，置于25～35℃通风环境中养护14d后取出洗净，置于40℃的烘箱中烘干；

(2)第二次修补浸泡：再次重复上述步骤，浸泡再生骨料并置于25～35℃通风环境中养护14d(具体方法同上述步骤(1))。养护结束后将再生骨料清洗干净，置于40℃的烘箱中干燥至恒重，称取强化前后再生骨料质量的变化，并根据GB/T14685-2011《建筑用卵石、碎石》内有关规定测试其增重、吸水率、表观密度和压碎值，测试结果如表7。

表7 两次修补浸泡后再生骨料基本性能

对比例3

对再生骨料进行两次填充浸泡处理，具体步骤如下：

(1)第一次填充浸泡：选择再生骨料粒径为9.5～16mm，按照菌液和再生骨料质量比为1:2的比例将菌液加入再生骨料中，置于真空干燥箱(真空度为0.8MPa)中浸泡30min后取出；将再生骨料从菌液中取出后再浸泡于和菌液质量比为1:1的矿化培养液，置于25～35℃通风环境中养护14d后取出洗净，置于40℃的烘箱中烘干；

(2)第二次填充浸泡：将经上述步骤(1)处理得到的再生骨料按照菌液和再生骨料质量比为1:2的比例将菌液加入菌液中，置于真空干燥箱(真空度为0.8MPa)中浸泡30min后取出；将再生骨料从菌液中取出后再浸泡于和菌液质量比为1:1的矿化培养液，置于25～35℃通风环境中养护14d。养护结束后将再生骨料清洗干净，置于40℃的烘箱中干燥至恒重，称取强化前后再生骨料质量的变化，并根据GB/T14685-2011《建筑用卵石、碎石》内有关规定测试其增重、吸水率、表观密度和压碎值，测试结果如表8。

表8 两次填充浸泡后再生骨料基本性能

实验例

实验例1

将胶质芽孢杆菌菌粉6.0g(有效活菌数为6×10¹⁰cfu)和枯草芽孢杆菌 0.7g(有效活菌数为1.4×10¹¹cfu)溶解于500g去离子水中，搅拌10min，加入NaOH调节pH至10，静置30min后过滤，过滤后的菌液和矿化培养液按照1:1的质量比混合(得到本实验例的矿化液)，取少量矿化液使用ICP(电感耦合等离子体)测试其钙离子浓度，将剩余溶液在37℃的无菌实验室中养护14d后，再次测试矿化液的钙离子浓度，测试结果如表9。矿化反应前后钙离子浓度变化率为矿化液的矿化率，即溶液产生碳酸钙的能力。

表9 实验例1制备得到的混合溶液钙离子浓度

将14d后的矿化产物置于温度为40℃、真空度为0.06Mpa的真空干燥箱中干燥，干燥时间为24h，制得填充骨料孔隙的重要成分——方解石型碳酸钙。其SEM和XRD测试的结果分别如图1和2所示。

实验例2：

与实验例1的区别仅在于，所采用的芽孢杆菌全部为胶质芽孢杆菌菌粉 (有效活菌数为2×10¹¹cfu)，其余均与实验例1保持一致。采用实验例2 的配比矿化反应后得到的混合溶液的钙离子浓度见表10：

表10 实验例2制备得到的混合溶液钙离子浓度

实验例3：

与实验例1的区别仅在于，所采用的芽孢杆菌全部为枯草芽孢杆菌菌粉，质量为1g(有效活菌数为2×10¹¹cfu)，其余均与实验例1保持一致。采用实验例3的配比矿化反应后得到的混合溶液的钙离子浓度见表11：

表11 实验例3制备得到的混合溶液钙离子浓度

综上所述：(1)对实施例1以及对比例1～3的吸水率和压碎值的检测结果进行汇总，结果如说明书附图图3所示。

由图3可知，采用对比例2(两次修补浸泡)和对比例3(两次填充浸泡)的方式对再生骨料进行处理时，再生骨料的性能有所提高(相对于对比例1对再生骨料进行去离子水浸泡处理)，但效果相对有限；而实施例1(对再生骨料先进行填充浸泡，再进行修补浸泡)对再生骨料的生物沉积强化效果明显更好，经过实施例1的处理，再生骨料的吸水率相较于对比例1降低了20％左右，压碎值相较于对比例1降低了16.4％左右。

(2)经对比例1～3及实施例1处理后得到的再生骨料的扫描电镜结果如图4所示，其中:(a)为经对比例1处理后得到的再生骨料的扫描电镜图， (b)为经对比例2处理后得到的再生骨料的扫描电镜图，(c)为经对比例3处理后得到的再生骨料的扫描电镜图，(d)为经实施例1处理后得到的再生骨料的扫描电镜图。

由图4可知，对比例1处理后的再生骨料表面结构疏松；对比例2处理后骨料表面被覆盖，但因为两次均为修补浸泡，根据晶体成核理论，二次浸泡时产生的碳酸钙更倾向于以一次浸泡产生的碳酸钙为晶种成核，因此碳酸钙产生的速率较快且形状较为松散；对比例3处理后再生骨料的孔洞中填充着碳酸钙，但骨料表面仍是疏松的结构，骨料的表面形貌并未得到改善；实施例1处理后再生骨料表面被完全覆盖着生物沉积产生的碳酸钙沉淀，球形的碳酸钙之间紧密连接，少数生长速度较快的碳酸钙依附于球形的碳酸钙表面，骨料表面形貌得到明显改善。

(3)实验例1-3中矿化液分别经矿化反应后的矿化率如图5，溶液的矿化能力决定着生成碳酸钙的量，碳酸钙是修补、增强再生骨料的原材料，溶液矿化率越高生成碳酸钙的量越多，碳酸钙的生成依赖于细菌的生理活动，图5表明，与单一种细菌的菌液相比，当两种细菌复掺使用时，在两种细菌的协同作用下溶液具有更高的矿化率，有助于改善对再生骨料的生物沉积强化效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种利用生物沉积的再生骨料强化方法，其特征在于，包括下述步骤：

（1）填充浸泡：先在真空环境下将再生骨料浸泡于菌液中，之后将所述再生骨料从所述菌液中取出，浸泡于矿化培养液中，浸泡结束后将再生骨料取出，清洗，干燥；

（2）修补浸泡：将经步骤（1）处理后的再生骨料浸泡于所述菌液和矿化培养液的混合培养液中；所述菌液中含有芽孢杆菌；所述矿化培养液包括酵母浸粉4~6重量份、蛋白胨3~5重量份、氯化钙45~55重量份、乳酸钙18~22重量份和水500重量份。

2.根据权利要求1所述的利用生物沉积的再生骨料强化方法，其特征在于，步骤（1）中，所述再生骨料在菌液中浸泡的时间为20~60min，所述真空环境的真空度为0.6~0.8Mpa。

3.根据权利要求1所述的利用生物沉积的再生骨料强化方法，其特征在于，步骤（1）中，所述再生骨料与菌液的质量比为2:1~2:1.2，所述矿化培养液与所述菌液的质量比为1:1。

4.根据权利要求1所述的利用生物沉积的再生骨料强化方法，其特征在于，步骤（2）中所述再生骨料与所述混合培养液的质量比为1:1~1:1.2；

所述混合培养液中菌液与所述矿化培养液的质量比为1:1。

5.根据权利要求1所述的利用生物沉积的再生骨料强化方法，其特征在于，所述芽孢杆菌包括胶质芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌，两种菌的有效活菌数之比为3:7-7:3。

6.根据权利要求5所述的利用生物沉积的再生骨料强化方法，其特征在于，所述胶质芽孢杆菌来自胶质芽孢杆菌菌粉，所述胶质芽孢杆菌菌粉的有效活菌数为1×10¹⁰cfu/g菌粉；

所述枯草芽孢杆菌来自枯草芽孢杆菌菌粉，所述枯草芽孢杆菌菌粉的有效活菌数为2×10¹¹cfu/g菌粉。

7.根据权利要求1所述的利用生物沉积的再生骨料强化方法，其特征在于，所述菌液按照下述方法配制得到：将菌粉溶解于去离子水中，搅拌，调节pH，静置后过滤，即得所述菌液。

8.根据权利要求7所述的利用生物沉积的再生骨料强化方法，其特征在于，配制所述菌液时，所述搅拌的时间为5~15min，采用NaOH将所述菌液的pH调节至9.5~10.5，所述静置的时间≥30min。

9.根据权利要求1所述的利用生物沉积的再生骨料强化方法，其特征在于，所述菌液的细菌浓度为2×10⁸-4×10⁸cfu/mL。

10.根据权利要求1所述的利用生物沉积的再生骨料强化方法，其特征在于，所述矿化培养液按照下述方法配制得到：将所述酵母、蛋白胨、氯化钙和乳酸钙溶解于去离子水中，调节pH，静置后过滤，即得所述矿化培养液。

11.根据权利要求10所述的利用生物沉积的再生骨料强化方法，其特征在于，配制所述矿化培养液时，采用NaOH将所述矿化培养液的pH调节至9.5~10.5，所述静置的时间≥30min。

12.根据权利要求1-11任一项所述的利用生物沉积的再生骨料强化方法，其特征在于，步骤（1）中，所述再生骨料在矿化培养液中的浸泡在25~35℃通风环境中进行，浸泡时间为7~14d；

和/或，

步骤（2）中所述再生骨料在混合培养液的浸泡在25~35℃通风环境中进行，浸泡时间为7~14d。

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