[发明专利]一种降低膨胀土膨胀性的方法

说明书

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，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。

技术领域

本发明涉及膨胀土处理技术领域，特别是指一种降低膨胀土膨胀性的方法。

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。

发明内容

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/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。