CN115288108A

CN115288108A - 一种自吸水性微生物固化复合纤维材料及其制备方法

Info

Publication number: CN115288108A
Application number: CN202211076868.0A
Authority: CN
Inventors: 王清; 舒杭; 于庆博; 孙逊; 刘经; 许旺莱; 夏玮彤; 刘永强; 孙迪
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2022-09-05
Filing date: 2022-09-05
Publication date: 2022-11-04
Anticipated expiration: 2042-09-05
Also published as: CN115288108B

Abstract

本发明公开了一种自吸水性微生物固化复合纤维材料及其制备方法，克服了盐渍土存在积盐、腐蚀、溶陷及盐胀的问题，制备方法：1)制备2号玻璃纤维管(5)与碳纤维(6)；2)向2号玻璃纤维管(5)中填充聚丙烯酰胺PAM颗粒(2)；3)制备固化微生物菌液；4)向装有聚丙烯酰胺PAM颗粒(2)的2号玻璃纤维管5中注入固化微生物菌液；5)配制胶结液；6)制备矩形编织网骨架；7)配制粘合剂；8)使用粘合剂分4～5次均匀地涂抹在80mm～100mm×80mm～100mm的矩形编织网骨架表面上，静置2h后粘结硬化制成正方形的板式网状的自吸水性微生物固化复合纤维材料；本发明还提供了一种自吸水性微生物固化复合纤维材料。

Description

一种自吸水性微生物固化复合纤维材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及土木工程的复合加筋材料领域的一种复合材料，更确切地说，本发明涉及一种适用于盐碱地区的自吸水性微生物固化复合纤维材料及其制备方法。

背景技术

盐渍土在实际工程中极易引起工程灾害，导致路基破坏、桥梁涵洞变形、边坡失稳和挡土墙断裂等工程问题。盐渍土主要分布于西北、东北、华北及部分沿海地区，属于特殊土，其含盐量较高，一般易溶盐含量大于0.3％并具有腐蚀、溶陷及盐胀等工程特征。根据其种类和性质分为氯盐、碳酸盐和硫酸盐三类。

氯盐渍土中盐溶解度大，土中盐结晶遇水极易溶解，会造成土质软化，产生溶陷变形，使土体强度降低，同时氯盐溶液中所含氯离子对钢筋混凝土基础和地下埋筑设施具有腐蚀性，降低使用期限；

硫酸盐渍土除了有溶陷变形和腐蚀性质外，其中盐类硫酸钠(芒硝)当土体本身温度或湿度改变，结晶过程会结合一定数量的水分，使土体积发生变化从而造成地基土的膨胀和收缩；

碳酸盐类盐渍土的性质以含盐成分而定，如碳酸镁难溶于水，在土体中对土颗粒具有胶结作用，能稳定土体结构，而碳酸氢钠和碳酸钠，会使土体在遇水后产生膨胀，从而降低土体强度。所以有必要对盐渍土的基本物理性质、固结特性以及力学特性进行相对应分析，并针对以上工程问题提供相对应的解决方法。

针对以上盐渍土的不良工程性质可以采用耐腐蚀吸水性复合纤维材料对盐渍土进行加筋，从而提高土体的整体强度。利用筋土之间的摩擦作用和约束作用，可极大程度的限制盐渍土的溶陷变形和盐胀特性。而微生物固化主要通过微生物反应的化学效应来固土、防止水土流失，在满足生态环境需要时，还可以造景，满足土体改良的多功能性，进一步改善工程所在的周围环境的微气候，修复和改良工程所在地域的生态环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了盐渍土存在积盐、腐蚀、溶陷及盐胀的问题，提供了一种适用于盐碱地区的耐腐蚀自吸水性微生物固化复合纤维材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：

所述的一种自吸水性微生物固化复合纤维材料包括10～15根结构相同的2号玻璃纤维管、10～15根结构相同的碳纤维、粘合剂、固化微生物菌液、聚丙烯酰胺PAM颗粒与胶结液；

聚丙烯酰胺PAM颗粒装满至2号玻璃纤维管的管口，再将固化微生物菌液采用针筒注入装满聚丙烯酰胺PAM颗粒的2号玻璃纤维管内，将注入固化微生物菌液的2号玻璃纤维管完全浸入胶结液中，浸泡2h后进行自然风干；将10～15根结构相同的浸泡后的2号玻璃纤维管按10mm等间距平行排布后，将10～15根结构相同的碳纤维按10mm等间距垂直于10～15根结构相同的2号玻璃纤维管并上下交错叠置后形成80mm～100mm×80mm～100mm的矩形编织网骨架，碳纤维与2号玻璃纤维管之间为接触连接，然后将粘合剂涂抹在编织网骨架上，静置2h后粘结硬化制成正方形的板式网状的自吸水性微生物固化复合纤维材料。

所述的一种自吸水性微生物固化复合纤维材料的制备方法的步骤如下：

1)制备2号玻璃纤维管与碳纤维；

2)向2号玻璃纤维管中填充聚丙烯酰胺PAM颗粒；

3)制备固化微生物菌液；

4)向装有聚丙烯酰胺PAM颗粒的2号玻璃纤维管中注入固化微生物菌液：

(1)所述的固化微生物菌液为巴氏芽孢八叠球菌(Sporosarcina sp.)；

(2)向装有聚丙烯酰胺PAM颗粒的2号玻璃纤维管的两端封口内分别注入固化微生物菌液，注入时采用针筒分3～5次缓慢注入20ml的固化微生物菌液；

5)配制胶结液；

6)制备矩形编织网骨架

将自然风干后的2号玻璃纤维管与碳纤维垂直放置：

将自然风干后的2号玻璃纤维管相互平行地竖直放置；碳纤维相互平行地水平放置，碳纤维在2号玻璃纤维管上、下相间布置，碳纤维与2号玻璃纤维管之间接触连接，相邻的2根2号玻璃纤维管之间、相邻的2根碳纤维之间的平行距离均为10mm；

7)配制粘合剂；

8)使用粘合剂分4～5次均匀地涂抹在80mm～100mm×80mm～100mm的矩形编织网骨架表面上，静置2h后使其充分粘结硬化制成矩形的板式网状自吸水性微生物固化复合纤维材料。

技术方案中所述的制备2号玻璃纤维管与碳纤维是指：

1)制备2号玻璃纤维管：

(1)制备2号玻璃纤维管采用型号为1-RT8/12的孔径为8～12mm的1号玻璃纤维管；

(2)在管壁上沿径向与轴向垂直打孔，所打的孔与1号玻璃纤维管的中心管孔连通，孔径为1～2mm，处于同一横截面上的孔为均匀分布，每一横截面上设置4至6个结构相同的孔；

(3)轴向相邻2孔的孔心距即相邻两横截面上两孔的孔心距为5mm～8mm，沿轴向设置14至16个结构相同的孔；

(4)制备结构相同的2号玻璃纤维管为10～15根，长度为80～100mm；

2)制备碳纤维：

(1)碳纤维采用日本东丽公司制备的型号为T700S的高强度碳纤维；

(2)制备结构相同的10～15根碳纤维，每根长度为80～100mm。

技术方案中所述的向2号玻璃纤维管中填充聚丙烯酰胺PAM颗粒是指：

1)所述的聚丙烯酰胺PAM颗粒采用型号为CAS9003-05-8的聚丙烯酰胺PAM颗粒，采用的聚丙烯酰胺颗粒为颗粒直径1～2mm级；

2)将2号玻璃纤维管竖直放置后填充聚丙烯酰胺PAM颗粒，将其填满至管口，两端用胶带封口。

技术方案中所述的制备固化微生物菌液是指：

将巴氏芽孢八叠球菌接种至NH⁴⁺-YE培养基上，于25℃，140r/min振荡培养12h后，观察菌落呈白色不透明圆形且中央凸起时，收集菌体，得到固化微生物菌液；

所述的培养基含酵母提取物20.0g/L，(NH₄)₂SO₄10.0g/L，用2g/LNaOH溶液调节pH值至9。

技术方案中所述的配制胶结液是指：

1)所述的胶结液由蛋白胨、牛肉膏、甘油、NaHCO₃、MgSO₄、尿素与Ca(CH₃COO)₂组成；

2)所述的胶结液中各组分含量为：蛋白胨2.0g/L、牛肉膏4.0g/L、甘油4.0g/L、NaHCO₃2.0g/L、MgSO₄5.0g/L、尿素30.0g/L与Ca(CH₃COO)₂55.0g/L；

3)将以上材料混合均匀，在30℃、200r/min转速下搅拌混合18h，形成胶结液；

4)将注入固化微生物菌液的2号玻璃纤维管完全浸入胶结液中，浸泡2h后进行自然风干。

技术方案中所述的配制粘合剂是指：

(1)所述的粘合剂由覆膜砂、环氧树脂、乙二醇丁醚和固化剂组成；

(2)所述的覆膜砂采用型号为SP450A的干燥的20-120目的覆膜砂；

所述的环氧树脂采用型号为NPEL-128的高透明环氧树脂；

所述的乙二醇丁醚采用型号为CAS111-76-2的乙二醇丁醚BCS；

所述的固化剂采用型号为MH2803的固化剂；

(3)粘合剂组分的质量配比为环氧树脂:固化剂:乙二醇丁醚＝4:1:1，将三者充分搅拌混合均匀；

(4)再将干燥后的20-120目的覆膜砂和粘合剂按照质量比1：2混合后备用。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的一种适用于盐碱地区的自吸水性微生物固化复合纤维材料为多功能化，具有适用性强、使用范围广的特点，针对解决盐渍土的积盐与碱化问题；

2.本发明所述的一种适用于盐碱地区的自吸水性微生物固化复合纤维材料应用于复合加筋材料领域，具有强度高、无污染的特点，既能充分利用材料的性能，又能降低实验或工程成本；

3.本发明所述的一种适用于盐碱地区的自吸水性微生物固化复合纤维材料能广泛应用于实际工程中，对工程性质改良效果显著，是一种应用范围广阔、适用性强的复合纤维材料，在处理盐渍土工程问题方面具有积极作用。利用筋土之间的摩擦作用和约束作用，可极大程度的限制盐渍土的溶陷变形和盐胀特性。而微生物固化主要通过微生物反应的化学效应来固土、防止水土流失，在满足生态环境需要时，还可以造景，满足土体改良的多功能性，进一步改善工程所在的周围环境的微气候，修复和改良工程所在地域的生态环境。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明所述的一种自吸水性微生物固化复合纤维材料制备方法的流程框图；

图2为本发明所述的一种自吸水性微生物固化复合纤维材料中所采用的1号玻璃纤维管结构的轴测投影视图；

图3为本发明所述的一种自吸水性微生物固化复合纤维材料中所采用的2号玻璃纤维管局部结构示意图；

图4为本发明所述的一种自吸水性微生物固化复合纤维材料的功能示意图；

图5为本发明所述的一种自吸水性微生物固化复合纤维材料中所采用的由碳纤维与2号玻璃纤维管制成的编织网结构组成的轴测投影视图；

图中：1.1号玻璃纤维管，2.聚丙烯酰胺PAM颗粒，3.盐渍土颗粒，4.孔隙水，5.2号玻璃纤维管，6.碳纤维。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

一种适用于盐碱地区的自吸水性微生物固化复合纤维材料包括10～15根结构相同的2号玻璃纤维管5、10～15根结构相同的碳纤维6、粘合剂、固化微生物菌液、聚丙烯酰胺PAM颗粒2与胶结液；

2号玻璃纤维管5采用型号为1-RT8/12的1号玻璃纤维管1加工制成，长度为80～100mm；

2号玻璃纤维管5在二维编织结构中水平布置，间距10mm；在整个二维编织材料中起到架立和联结的作用，其最大的特征是具有强度高、弹性好、耐磨、耐腐蚀等优点。同时2号玻璃纤维管5可以为聚丙烯酰胺PAM颗粒2提供足够的工作空间，而且为外层的附着粘合剂提供了附着条件，提高了整体性、透水性和吸水性。

碳纤维6采用型号为T700S的高强度碳纤维，长度为80～100mm,间距10mm；

型号为T700S高强度碳纤维在二维编织结构中垂直布置，在整个二维编织材料中承担主要的拉力作用，其特征在于具有很好的耐腐蚀性能，在恶劣、复杂的环境下依然可以正常工作。一方面，其表面与环氧树脂间可以产生较强的机械啮合力，能够有效提高自吸水性微生物固化复合材料的界面粘结性；另一方面，其表面复杂的沟槽提高了可接触表面积，能够参与环氧树脂聚合反应的活性基团更多，从而可以进一步提高碳纤维6与环氧树脂基体之间的结合力。

所述的粘合剂由覆膜砂、环氧树脂、乙二醇丁醚和固化剂组成；

所述的覆膜砂采用型号为SP450A的干燥的20～120目的覆膜砂；

所述的环氧树脂采用型号为NPEL-128的高透明的环氧树脂，NPEL-128高透明的环氧树脂是一种由双酚A与环氧氯丙烷构成的液态树脂，在应用中型号为NPEL-128的高透明的环氧树脂有着优良的性质和高纯度，如高机械强度、优良的耐化学性和耐热性等，亦可同时用作涂料与粘合剂。

所述的乙二醇丁醚采用型号为CAS111-76-2的乙二醇丁醚BCS，由于乙二醇丁醚的分子中同时含有亲水和疏水性基团，因而表现出很好的乳化性能，能很好地与脂肪类物质相混合而形成稳定的高质量乳液，由于其具有良好的分散能力，所以可以有效地降低体系的界面张力和改善体系的稳定性；

所述的固化剂采用型号为MH2803的固化剂，型号为MH2803的固化剂为改性脂环胺固化剂，低粘度，低毒，低气味，低色相，韧性好，特殊的分子结构设计提供了固化剂强烈的拒水性，在复杂的带水环境下施工可靠性高，具有较好的渗透性和流平性。低温水下环境的固化交联度大幅度提高，水下筋-土的正拉粘接强度大幅度提高，水下纯胶或砂浆流平性和渗透性更佳，接触角进一步减小。

其中粘合剂组分按质量配比为环氧树脂:固化剂:乙二醇丁醚＝4:1:1，将三者混合均匀并充分搅拌，再将干燥后的20～120目的覆膜砂和粘合剂按照质量比1：2混合后备用。

所述的固化微生物菌液为巴氏芽孢八叠球菌(Sporosarcina sp.)菌液，其菌落呈圆形，白色不透明，表面光滑偏湿润，边缘规则，无晕环，中央凸起，直径约0.5mm；

所述的胶结液由蛋白胨、牛肉膏、甘油、NaHCO₃、MgSO₄、尿素和Ca(CH₃COO)₂组成；

所述的胶结液中各组分含量为：蛋白胨2.0g/L、牛肉膏4.0g/L、甘油4.0g/L、NaHCO₃2.0g/L、MgSO₄5.0g/L、尿素30.0g/L和Ca(CH₃COO)₂55.0g/L；

蛋白胨采用广东环凯微生物科技有限公司生产的编号050160A型蛋白胨；

牛肉膏采用广东环凯微生物科技有限公司生产的编号050060型牛肉膏；

甘油采用广东环凯微生物科技有限公司生产的编号029080型甘油；

尿素采用广东环凯微生物科技有限公司生产的编号029110型尿素；

NaHCO₃、MgSO₄与Ca(CH₃COO)₂均采用广东环凯微生物科技有限公司生产的NaHCO₃、MgSO₄与Ca(CH₃COO)₂；

具体的位置关系和连接关系为：先向两端用胶带封口的2号玻璃纤维管5内部填满聚丙烯酰胺PAM颗粒2至管口，再采用针筒多次缓慢注入20ml的固化微生物菌液，将注入固化微生物菌液的2号玻璃纤维管5完全浸入胶结液中，浸泡2h后进行自然风干；将10～15根结构相同的填充并浸泡后的2号玻璃纤维管5按10mm等间距平行排布后，将10～15根结构相同的碳纤维6按10mm等间距垂直于10～15根结构相同的2号玻璃纤维管5并上下交错叠放后形成80mm～100mm×80mm～100mm的矩形编织网骨架，碳纤维6与2号玻璃纤维管5之间为接触连接，然后将粘合剂多次涂抹在编织网骨架上，静置2h后使其充分粘结硬化制成正方形的板式网状的自吸水性微生物固化复合纤维材料。

该自吸水性微生物固化复合纤维材料其渗透系数和吸水率与胶结液的重复灌浆呈现负相关关系，当在胶结液中浸泡次数达到三次及以上时，固化效果变化趋势逐渐趋于平稳，其固化所生成产物也为自身提供了良好的反应场所，其产生的碳酸钙沉淀能牢牢固定2号玻璃纤维管5与碳纤维6，并使内部材料全部胶结在一起，与粘合剂共同作用形成内部骨架，可显著提升自吸水性微生物固化复合纤维材料的整体强度，其性质远远满足实际工程强度的要求。

一种自吸水性微生物固化复合纤维材料的制备方法的步骤如下：

1.制备2号玻璃纤维管5与碳纤维6

1)制备2号玻璃纤维管5

(1)参阅图2，制备2号玻璃纤维管5采用东莞市源丰碳纤维科技有限公司制备的型号为1-RT8/12的孔径为8～12mm的1号玻璃纤维管1；

(2)在1号玻璃纤维管1的管壁上沿径向并与轴向垂直地打孔，所打的孔与1号玻璃纤维管1的中心管孔连通，孔径为1～2mm，处于同一横截面上的孔为均匀分布，每一横截面上设置4至6个结构相同的孔；

(3)1号玻璃纤维管1轴向相邻2孔的孔心距即相邻两横截面上两孔的孔心距为5mm～8mm，沿轴向设置14至16个结构相同的孔；

(4)制备结构相同的10～15根2号玻璃纤维管5，长度为80～100mm；

2)制备碳纤维6

1)参阅图4，碳纤维6采用日本东丽公司制备的型号为T700S的高强度碳纤维；

(2)制备结构相同的10～15根碳纤维6，长度为80～100mm；

2.向2号玻璃纤维管5中填充聚丙烯酰胺PAM颗粒2

1)所述的聚丙烯酰胺PAM颗粒2采用型号为CAS9003-05-8的聚丙烯酰胺PAM颗粒，购自淄博万景水处理技术有限公司，采用的聚丙烯酰胺PAM颗粒2为颗粒直径1～2mm级；

2)将2号玻璃纤维管5竖直放置后填充聚丙烯酰胺PAM颗粒2，并将其填满至管口，两端用胶带封口；

3.制备固化微生物菌液

将巴氏芽孢八叠球菌接种至NH⁴⁺-YE培养基上(该培养基含酵母提取物20.0g/L，(NH₄)₂SO₄10.0g/L，用2g/LNaOH溶液调节pH值至9)，于25℃，140r/min振荡培养12h后，观察菌落呈白色不透明圆形且中央凸起时，收集菌体，得到固化微生物菌液；

4.向步骤2中的装有聚丙烯酰胺PAM颗粒2的2号玻璃纤维管5中注入步骤3中制备的固化微生物菌液

1)所述的固化微生物菌液为巴氏芽孢八叠球菌(Sporosarcina sp.)；

2)向步骤2中的装有聚丙烯酰胺PAM颗粒2的2号玻璃纤维管5的两端封口内分别注入步骤3中制备的固化微生物菌液，注入时采用针筒分3～5次缓慢注入20ml的固化微生物菌液；

5.配制胶结液

2)所述的胶结液中各组分含量为：蛋白胨2.0g/L、牛肉膏4.0g/L、甘油4.0g/L、NaHCO₃2.0g/L、MgSO₄5.0g/L、尿素30.0g/L和Ca(CH₃COO)₂55.0g/L；

4)将步骤4中的注入固化微生物菌液的2号玻璃纤维管5完全浸入胶结液中，浸泡2h后进行自然风干；

6.制备矩形编织网骨架

将自然风干后的2号玻璃纤维管5与碳纤维6垂直放置：

参阅图4，将步骤5中自然风干后的2号玻璃纤维管5相互平行地水平放置；碳纤维6相互平行地竖直放置，碳纤维6在2号玻璃纤维管5上、下相间布置，碳纤维6与2号玻璃纤维管5之间接触连接，相邻的2根2号玻璃纤维管5之间、相邻的2根碳纤维6之间的平行距离均为10mm，制成约为80mm～100mm×80mm～100mm的矩形编织网骨架；

7.配制粘合剂

1)所述的粘合剂由覆膜砂、环氧树脂、乙二醇丁醚和固化剂组成；

2)所述的覆膜砂采用型号为SP450A的干燥的20～120目的覆膜砂；

所述的环氧树脂采用型号为NPEL-128的高透明环氧树脂；

所述的乙二醇丁醚采用型号为CAS111-76-2的乙二醇丁醚BCS；

所述的固化剂采用型号为MH2803的固化剂；

3)粘合剂组分的质量配比为环氧树脂:固化剂:乙二醇丁醚＝4:1:1，将三者充分搅拌3min至各组分混合均匀；

4)再将干燥后的20～120目的覆膜砂和粘合剂按照质量比1：2混合后备用；

8.保证矩形编织网在同一平面上无翘曲后，使用步骤7中的粘合剂分均匀涂抹在步骤6中的80mm～100mm×80mm～100mm的矩形编织网骨架表面上，每层涂装厚度为1mm左右，4～5次涂装至4～5mm厚后结束涂抹，静置2h后使其充分粘结硬化制成矩形板式网状自吸水性微生物固化复合纤维材料。

一种适用于盐碱地区的自吸水性微生物固化复合纤维材料的工作原理

在工地实际操作中，将成型后的矩形板状自吸水性微生物固化复合材料放入盐渍土土层中，可大幅度增加其吸水和耐腐蚀的特性，盐渍土颗粒之间的孔隙水由2号玻璃纤维管5管壁上的孔洞进入2号玻璃纤维管5内部，同时为2号玻璃纤维管5内部的固化微生物提供必要的生长条件，具体形式如图4所示。其中胶结液与固化微生物所产生的碳酸钙沉淀附着在2号玻璃纤维管5管壁之上。同时部分孔隙水直接被聚丙烯酰胺PAM颗粒吸收，防止孔隙水与盐渍土颗粒中的碳酸氢钠和碳酸钠反应，产生区域膨胀，从而降低土体强度。优先选取用于固化的微生物，且在盐渍土的内部环境中具有较高活性，外加石灰、粉煤灰等作为改性剂。微生物在石灰的改性环境下固化盐渍土，二者相互作用，能够极大的提高土体的强度和各项力学性能。

本发明技术方案是将聚丙烯酰胺PAM颗粒储存在2号玻璃纤维管5中，外部与高强度的碳纤维6组成编织网。由特选的微生物在内部产生固化反应与外部粘合剂的胶结作用共同固定2号玻璃纤维管5与碳纤维6，聚丙烯酰胺PAM颗粒可以为固化微生物提供生长条件，使其高度聚集并保持生物活性，在适宜条件下能够与外界土体接触后快速、大量增殖。即解决了盐渍土的溶陷性、盐胀性和腐蚀性的同时，也将改善盐渍土土体的工程性质。这种技术的优点是采用的细菌本身是无毒无污染的，对环境不会造成影响。其自吸水性微生物固化复合复合材料的整体抗压强度远远高于传统的土工合成材料，湿粘接强度高，并且耐候性好，经受日晒雨淋不容易变色。耐水性好、耐湿热性能好，在长期的雨水浸泡下，不容易发生强度衰减和表面白桦。由于内部打孔与碳酸钙沉淀的原因还具有快速的透水效率。两者相互作用、相互结合、相互影响，也可以减少大部分的盐渍土工程灾害，且所选用的材料经济实用，具有一定的实际意义。符合当前绿色环保、人与自然和环境协调发展的理念。

实施例：

一种适用于盐碱地区的自吸水性微生物固化复合纤维材料的制备方法的步骤如下：

1.制备2号玻璃纤维管5与碳纤维6

1)采用购自东莞市源丰碳纤维科技有限公司的型号为1-RT8/12的孔径为8mm的1号玻璃纤维管1并在外壁进行垂直打孔，孔径为1mm，1号玻璃纤维管1圆周方向均匀分布4个孔，沿轴向相邻两孔的间隔为5mm，1号玻璃纤维管1的长度为80mm，根数为10根；

2)碳纤维6采用日本东丽公司制备的型号为T700S的高强度碳纤维；制备结构相同的10根碳纤维6，长度为80mm；

2.向步骤1中的2号玻璃纤维管5中填充直径1mm级聚丙烯酰胺PAM颗粒，将2号玻璃纤维管5竖直放置后填充聚丙烯酰胺PAM颗粒，并将其填满至管口，两端用胶带封口；

3.制备固化微生物菌液

4.向步骤2中的装有聚丙烯酰胺PAM颗粒2的2号玻璃纤维管5的两端封口内分别注入步骤3中的固化微生物菌液，注入时采用针筒4次缓慢注入20ml；

5.配制胶结液

称取蛋白胨2.0g、牛肉膏4.0g、甘油4.0g、NaHCO₃2.0g、MgSO₄5.0g、尿素30.0g和Ca(CH₃COO)₂55.0g，混合后加1L水溶解后定容，各物质的终浓度分别为蛋白胨2.0g/L、牛肉膏4.0g/L、甘油4.0g/L、NaHCO₃2.0g/L、MgSO₄5.0g/L、尿素30.0g/L和Ca(CH₃COO)₂55.0g/L，在30℃、200r/min转速下搅拌混合18h，形成胶结液；

将步骤4的注入固化微生物菌液的2号玻璃纤维管5完全浸入胶结液中，浸泡2h后进行自然风干；

6.制备矩形编织网骨架

将步骤5中自然风干后的2号玻璃纤维管5相互平行地水平放置；碳纤维6相互平行地竖直放置，碳纤维6在2号玻璃纤维管5上、下相间布置，碳纤维6与2号玻璃纤维管5之间接触连接，相邻的2根2号玻璃纤维管5之间、相邻的2根碳纤维6之间的平行距离均为10mm；

7.配制粘合剂

将环氧树脂、MH2803固化剂与乙二醇丁醚按照质量比4:1:1进行融合，将三者充分搅拌混合均匀，再将干燥的120目覆膜砂和粘合剂按照质量比1：2混合后备用；

8.保证矩形编织网在同一平面上无翘曲后，使用步骤2中的粘合剂分多次均匀涂抹在步骤7中的80mm×80mm的矩形编织网骨架表面上，每层涂装厚度约为1mm，分5次涂装至距表面5mm厚后结束涂抹，静置2h后使其充分粘结硬化即形成所需材料。

Claims

1.一种自吸水性微生物固化复合纤维材料,其特征在于,所述的一种自吸水性微生物固化复合纤维材料包括10～15根结构相同的2号玻璃纤维管(5)、10～15根结构相同的碳纤维(6)、粘合剂、固化微生物菌液、聚丙烯酰胺PAM颗粒(2)与胶结液；

聚丙烯酰胺PAM颗粒(2)装满至2号玻璃纤维管(5)的管口，再将固化微生物菌液采用针筒注入装满聚丙烯酰胺PAM颗粒(2)的2号玻璃纤维管(5)内，将注入固化微生物菌液的2号玻璃纤维管(5)完全浸入胶结液中，浸泡2h后进行自然风干；将10～15根结构相同的浸泡后的2号玻璃纤维管(5)按10mm等间距平行排布后，将10～15根结构相同的碳纤维(6)按10mm等间距垂直于10～15根结构相同的2号玻璃纤维管(5)并上下交错叠置后形成80mm～100mm×80mm～100mm的矩形编织网骨架，碳纤维(6)与2号玻璃纤维管(5)之间为接触连接，然后将粘合剂涂抹在编织网骨架上，静置2h后粘结硬化制成正方形的板式网状的自吸水性微生物固化复合纤维材料。

2.一种自吸水性微生物固化复合纤维材料的制备方法,其特征在于,所述的一种自吸水性微生物固化复合纤维材料的制备方法的步骤如下：

1)制备2号玻璃纤维管(5)与碳纤维(6)；

2)向2号玻璃纤维管(5)中填充聚丙烯酰胺PAM颗粒(2)；

3)制备固化微生物菌液；

4)向装有聚丙烯酰胺PAM颗粒(2)的2号玻璃纤维管(5)中注入固化微生物菌液：

(2)向装有聚丙烯酰胺PAM颗粒(2)的2号玻璃纤维管(5)的两端封口内分别注入固化微生物菌液，注入时采用针筒分3～5次缓慢注入20ml的固化微生物菌液；

5)配制胶结液；

6)制备矩形编织网骨架

将自然风干后的2号玻璃纤维管(5)与碳纤维(6)垂直放置：

将自然风干后的2号玻璃纤维管(5)相互平行地竖直放置；碳纤维(6)相互平行地水平放置，碳纤维(6)在2号玻璃纤维管(5)上、下相间布置，碳纤维(6)与2号玻璃纤维管(5)之间接触连接，相邻的2根2号玻璃纤维管(5)之间、相邻的2根碳纤维(6)之间的平行距离均为10mm；

7)配制粘合剂；

3.按照权利要求2所述的一种自吸水性微生物固化复合纤维材料的制备方法,其特征在于,所述的制备2号玻璃纤维管(5)与碳纤维(6)是指：

1)制备2号玻璃纤维管(5)：

(1)制备2号玻璃纤维管(5)采用型号为1-RT8/12的孔径为8～12mm的1号玻璃纤维管(1)；

(2)在管壁上沿径向与轴向垂直打孔，所打的孔与1号玻璃纤维管(1)的中心管孔连通，孔径为1～2mm，处于同一横截面上的孔为均匀分布，每一横截面上设置4至6个结构相同的孔；

(4)制备结构相同的2号玻璃纤维管(5)为10～15根，长度为80～100mm；

2)制备碳纤维(6)：

(1)碳纤维(6)采用日本东丽公司制备的型号为T700S的高强度碳纤维；

(2)制备结构相同的10～15根碳纤维(6)，每根长度为80～100mm。

4.按照权利要求2所述的一种自吸水性微生物固化复合纤维材料的制备方法,其特征在于,所述的向2号玻璃纤维管(5)中填充聚丙烯酰胺PAM颗粒(2)是指：

1)所述的聚丙烯酰胺PAM颗粒(2)采用型号为CAS9003-05-8的聚丙烯酰胺PAM颗粒，采用的聚丙烯酰胺颗粒(2)为颗粒直径1～2mm级；

2)将2号玻璃纤维管(5)竖直放置后填充聚丙烯酰胺PAM颗粒(2)，将其填满至管口，两端用胶带封口。

5.按照权利要求2所述的一种自吸水性微生物固化复合纤维材料的制备方法,其特征在于,所述的制备固化微生物菌液是指：

6.按照权利要求2所述的一种自吸水性微生物固化复合纤维材料的制备方法,其特征在于,所述的配制胶结液是指：

4)将注入固化微生物菌液的2号玻璃纤维管(5)完全浸入胶结液中，浸泡2h后进行自然风干。

7.按照权利要求2所述的一种自吸水性微生物固化复合纤维材料的制备方法,其特征在于,所述的配制粘合剂是指：

(2)所述的覆膜砂采用型号为SP450A的干燥的20-120目的覆膜砂；

所述的环氧树脂采用型号为NPEL-128的高透明环氧树脂；

所述的乙二醇丁醚采用型号为CAS111-76-2的乙二醇丁醚BCS；

所述的固化剂采用型号为MH2803的固化剂；