[发明专利]一种微生物固化试剂盒及原位固化钙质砂的方法

说明书

本发明公开了一种微生物固化试剂盒及原位固化钙质砂的方法，属于地质工程‑微生物交叉学科领域。本发明的一种微生物固化试剂盒，用于原位固化钙质砂，包括：含有羧酸的第一组分；含有能产生脲酶的微生物的第二组分；含有尿素和营养液的第三组分。微生物原位固化钙质砂的方法，包括采用上述第一组分将钙质砂部分溶解的步骤。本发明能够在钙质砂土体原位或就近区域砂土中高效获取钙源，进而与微生物反应沉积碳酸钙，实现原位固化效果。

技术领域

本发明属于地质工程-微生物交叉学科领域，更具体地说，涉及一种微生物固化试剂盒及原位固化钙质砂的方法。

背景技术

微生物矿化作用在自然界中广泛存在，某些微生物能够利用自身的生理活动或新陈代谢在体外诱导生成多种矿物，这些结晶产物对岩土体物理力学性质会产生一定的影响，近年来被地质工程学界广泛关注。由于方解石性质较为稳定，具有较好的强度和耐久性，可以很好的固化砂土，因而微生物诱导生成碳酸钙沉积(Microbial induced calciumcarbonate precipitation，简称MICP)一直是微生物岩土技术研究的热点。MICP方法利用一些特定的产脲酶细菌，例如巴氏芽孢八叠球菌(Sporosarcinapasteurii)，在碱性环境中水解尿素产生CO₃^2-，通过为之提供富含钙离子(Ca²⁺)的营养盐，快速析出具有优异胶结作用的碳酸钙结晶，沉淀填满相邻砂土颗粒之间的孔隙，从而将松散的砂粒团聚成块状固体。该技术成本低、见效快、无污染，最早应用于多孔介质材料的堵漏，随后被推广应用到修复石质材料和水泥基材料的表面裂缝缺陷中，而关于土体加固的研究起步较晚。

在岛礁开发建设过程中，不可避免地会遇到钙质砂地层，因其力学性质差，地基承载力低，不能满足正常的工程施工要求，必须对钙质砂体进行加固改良处理。传统地基加固方法是利用机械能或人造材料对土体进行物理或化学加固，物理加固方法包括强夯地基、换土垫层、设水泥搅拌桩等措施，施工工期长、成本耗费高，且需要场地支持大型机械设备的展开，在很多情况下的应用受到限制。而化学加固方法即向目标岩土体灌注化学浆液，但因灌浆材料大多有强碱性和生物毒性，固化后的岩土体无法生长植被，对环境危害过大。

公开号为CN 108718586 A的现有技术公开了一种利用再生钙源通过微生物诱导碳酸钙沉淀固化砂土的方法，包括如下步骤：S1：培养液的制备；S2：菌液的制备；S3：再生钙源营养液制备；S4：生物砂浆制备。其中，再生钙源采用的是厨余来源的生蚝壳、扇贝壳和鸡蛋壳，该现有技术利用上述来源的再生钙源经过酸洗获取钙离子，应用到固化砂土技术中，利用了厨余废物，还能对砂土进行加固和固化，获得的材料的强度和形貌均良好，相比较现有技术中采用的化学分析钙，成本大大降低，经济性和环保效果较好。

发明内容

1.要解决的问题

现有技术中虽然能够通过添加再生钙源的方法降低MICP成本，但是仍处于实验室研究阶段，在实际施工过程中，现有技术获取的再生钙源难以保证持续、足量的供给，针对这一问题，本发明提供一种微生物固化试剂盒及原位固化钙质砂的方法，能够在钙质砂土体原位或就近区域砂土中高效获取钙源，进而与微生物反应沉积碳酸钙，实现原位固化效果。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

目前尚无将MICP技术与钙质砂原位胶结加固相结合的先例，利用砂体自身特性进行MICP，可以在钙质砂地基中形成具有一定强度的胶结硬化壳层，提升了钙质砂作为建/构筑物地基时的工程稳定性及安全性。