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一种降低膨胀土膨胀性的方法


技术摘要:
本发明公开了一种降低膨胀土膨胀性的方法,采用微生物诱导碳酸钙技术对膨胀土进行处理,巴氏芽孢八叠球菌菌株在新陈代谢过程中会产生脲酶,可将尿素分解成铵根离子和碳酸根离子,由于细胞壁的特殊结构,细胞壁表面带负电荷,当溶液中含有钙离子时,钙离子会被细胞吸附  全部
背景技术:
膨胀土是特殊土的一种,在我国20多个省区均有不同程度分布,其2μm以下的黏土 性矿物在粒度组成中占30%以上,且主要组成为高岭石和伊利石,具有强亲水性。膨胀土具 有强膨胀性、收缩性与裂隙性,雨季被雨水侵蚀后由坚硬或硬塑状态转变为流塑状态,其杂 乱分布的裂隙及反复胀缩变形对工程建设有很大危害,极难防治,我国因膨胀土地基而损 害的建筑面积高达1.0×107m2。 随着经济迅速发展,工程项目建设中的膨胀性粘土改性研究引起了越来越多的注 意,为保证膨胀土地基稳定与强度,通常要进行改良处理,改良方法主要为置换法、强夯法、 化学改性等三种。置换法能彻底根治膨胀性,但对大面积分布的膨胀土地区并不适用,置换 后会产生大量废土,大幅提高成本,也严重破坏环境;强夯法能降低地基土体的压缩性,但 击实后膨胀土的胀缩性并没有消除,应用范围有限,只适用于弱膨胀性土;化学改性膨胀土 往往会造成二次污染,且造价较高。
技术实现要素:
有鉴于此,本发明的目的在于提出一种降低膨胀土膨胀性的方法,基于微生物诱 导碳酸钙技术对膨胀土进行处理,具有能耗小、种类多、资源丰富、环境友好等特点。 基于上述目的本发明提供的一种降低膨胀土膨胀性的方法,采用产脲酶的微生物 诱导碳酸钙,形成具有胶凝作用的碳酸钙结晶,再通过碳酸钙结晶对膨胀土进行胶结固化。 可选的,包括如下步骤: 菌液制备,将产脲酶的微生物接种到无菌培养基中,在温控25~35℃,120~220r/ min的振荡下,培养至菌液脲酶活性大于0.5mS/cm/min,得菌液; 诱导膨胀土胶结固化,将菌液、营养盐、膨胀土原样和水进行混合均匀,养护2~ 12h,得到固化膨胀土。 可选的,所述产脲酶的微生物为巴氏芽孢八叠球菌菌株。 可选的,所述巴氏芽孢八叠球菌菌株为化能异养菌,购于中国科学院微生物研究 所,CGMCC编号1.3687。 可选的,所述营养盐浓度为0.5~2.5mol/L,包括二水氯化钙和尿素。 可选的,所述诱导膨胀土胶结固化中,混合后的膨胀土的含水率为5~15%。 可选的,所述将菌液、营养盐、膨胀土原样和水进行混合均匀采用拌合法、浸泡法 或两者的结合。 可选的,所述诱导膨胀土胶结固化中,膨胀土原样的质量是营养盐质量的20~50 倍。 可选的,所述无菌培养基的pH为9.0,且包括如下浓度成分20.0g/L酵母粉,10.0g/ 3 CN 111576390 A 说 明 书 2/6 页 L硫酸铵,1.0mL/L氯化镍。 可选的,所述巴氏芽孢八叠球菌菌株细胞呈杆状,长度2~3μm,革兰氏阳性,芽孢 圆形,直径0.5~1.5μm。 从上面所述可以看出,本发明提供的一种降低膨胀土膨胀性的方法,采用微生物 诱导碳酸钙技术对膨胀土进行处理,巴氏芽孢八叠球菌菌株在新陈代谢过程中会产生脲 酶,可将尿素分解成铵根离子和碳酸根离子,由于细胞壁的特殊结构,细胞壁表面带负电 荷,当溶液中含有钙离子时,钙离子会被细胞吸附,从而以细胞为晶核,在微生物菌种周围 形成具有胶凝作用的碳酸钙结晶,碳酸钙结晶附着在膨胀土表面,随着微生物代谢反应的 进行,碳酸钙结晶增多,并逐渐胶结在一起,从而抑制膨胀土膨胀性的发展,具有能耗小、种 类多、资源丰富、环境友好等特点。 附图说明 图1为本发明实施例未固化膨胀土原样自由膨胀率测试示意图; 图2为本发明实施例无荷载膨胀率随膨胀土含水率变化示意图; 图3为本发明实施例拌合法无荷载膨胀率随时间的变化示意图; 图4为本发明实施例浸泡法无荷载膨胀率随时间的变化示意图; 图5为本发明实施例无荷载膨胀率测试后土样表层颗粒情况示意图; 图6为本发明实施例无荷载膨胀率测试后固结仪内部情况示意图。
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