[发明专利]一种微生物加固无粘性土的固化剂及其加固方法

说明书

本发明公开了一种微生物加固无粘性土的固化剂及其加固方法，所述固化剂包括溶液A、溶液B和溶液C，所述溶液A为厌氧氨氧化菌溶液、尿素溶液和亚硝酸钙溶液形成的混合溶液；所述溶液B为巴氏芽孢杆菌溶液；所述溶液C为碳酸氢钾、磷酸二氢钾、硫酸镁、氯化钙和硫酸亚铁的混合溶液。使用该固化剂对无粘性土进行固化，能有效降低无粘性土中的铵根离子，同时产生氮气，减低土体的饱和度提高固化效果。

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种微生物加固无粘性土的固化剂及其加固方法。

背景技术

无粘性土的含粘土粒较少，透水性较大，是土木工程中最常见的岩土介质之一。无粘性土无固有粘聚力，在荷载或渗流作用下极易发生破坏，最常见的破坏案例为地震作用下砂土的液化现象。近年来已经证实砂土、粉土、砾性土均可能发生液化，防液化将成为抗震防灾设计中最重要的一环。渗流引起的无粘性土在基坑隧道开挖、桩基工程施工时发生流沙、塌孔现象也是常见的作业风险；大坝管涌也是由于无粘性土被水流带走而引发。所以提高无粘性土固有粘聚力是防止无粘性土相关工程事故最有效的手段。

目前无粘性土的加固方法以注浆为主，包括各类化学注浆、高聚物注浆、水泥注浆等。然而由于浆液的粘滞性，这类注浆材料处理效果有限，同时有些注浆材料还可能对地下水造成污染。

近年来，微生物加固土体因其环保低碳的特点引起了学术界的广泛关注，常规的微生物加固方法使用的溶液包括由巴氏芽孢杆菌形成的菌液以及由尿素和氯化钙制成的混合液。通过将菌液和混合液依次加入土体产生碳酸钙沉淀从而堵塞土体孔隙，胶结砂粒达到提高土体强度的目的。

虽然该技术应用范围很广，但是目前却未能得到大规模推广应用。如Van Paassen尝试将巴氏芽孢杆菌诱导碳酸钙沉淀用于水平定向钻砾石层的地基处理工程中，检测结果显示处理完成后加固区存在大量氨根滞留；Edward S.Kuclfarskb于2007申请了将尿素水解菌和尿素钙离子混合在可渗透材料中形成胶结体的专利(US8182604)，荷兰Deltares公司购买了的十年推广权却并无商务项目，其主要原因在于反应后生成的氨可能对地下水造成污染。许多研究表明水体中的铵根离子和水体富营养化密切相关。铵根离子的存在阻碍了该方法的应用，怎样减少甚至消除加固完成后产生的氨根，目前工业和学术界尚未有较好的处理方法。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种能有效降低无粘性土中的铵根离子，同时产生氮气，减低土体的饱和度提高固化效果的微生物加固无粘性土的固化剂及其加固方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种微生物加固无粘性土的固化剂，包括溶液A、溶液B和溶液C，所述溶液A为厌氧氨氧化菌溶液、尿素溶液和亚硝酸钙溶液形成的混合溶液；所述溶液B为巴氏芽孢杆菌溶液；所述溶液C为碳酸氢钾、磷酸二氢钾、硫酸镁、氯化钙和硫酸亚铁的混合溶液。

进一步地，所述溶液A中亚硝酸钙溶液的摩尔浓度相等，且所述摩尔浓度为10～100mmol/L。

进一步地，所述巴氏芽孢杆菌溶液的OD₆₀₀大于2。

进一步地，溶液C中各组分的浓度分别为：碳酸氢钾2～5g/L、磷酸二氢钾40～70mg/L、硫酸镁200～500mg/L、氯化钠200～500mg/L、硫酸亚铁8～15mg/L。

进一步地，所述厌氧氨氧化菌溶液为厌氧氨氧化污泥颗粒溶于水形成的溶液。

一种无粘性土的加固方法，具体包括以下步骤：

(1)勘察得到待加固无粘性土层上表面距离地表面的深度h以及无粘性土层的厚度s；

(2)按前面所述的一种微生物加固无粘性土的固化剂配制溶液A、溶液B和溶液C备用；