[发明专利]一种便携式微生物诱导碳酸钙沉淀试剂盒及其在修复路面基层早期裂缝中的应用

说明书

本发明涉及一种便携式微生物诱导碳酸钙沉淀试剂盒及其在修复路面基层早期裂缝中的应用。该试剂盒包括独立包装的第一组份产脲酶菌菌液、第二组分尿素、第三组分钙源以及第四组份蛋白胨、酵母提取物、氯化钠，使用时现场将各个组分配制成溶液，按照特定顺序混合加注到待修复裂缝中即可。该试剂盒不仅携带方便而且保存时间较长，能适应各种施工环境，试剂盒中的菌株分离筛选自土壤，修复过程不会对环境造成二次污染且成本低廉。更重要的是，筛选出的菌株利用率更高，不必直接与水泥砂浆或水泥基体混合，不存在由此导致的菌种大量死亡或活性降低等问题，最大限度的保证了其修复裂缝的能力。

技术领域

本发明涉及生化及建筑技术领域，具体涉及一种便携式微生物诱导碳酸钙沉淀试剂盒及其在修复路面基层早期裂缝中的应用。

背景技术

水泥稳定碎石是典型的路面基层材料，其主要由粒料和灰浆体积组成。粒料为级配碎石，灰浆体积包括水和胶凝材料，胶凝材料由水泥和混合材料组成。水泥稳定碎石具有良好的板体性、水稳性和抗冻性，但常因水分变化引起干缩裂缝。另外，由于外部环境因素(例如温度和外部荷载)的影响，水稳材料会产生不同程度的微小裂缝和损坏。早期如果不能及时采取有效措施进行修补，后期不仅会影响外观，还会降低基层的承载能力和耐久性。扩大的裂缝甚至会影响路面结构的安全性，从而产生隐患或事故。

现有的绝大多数修复材料(例如水泥砂浆，环氧树脂或改性聚合物材料等)普遍存在以下问题：(1)修复材料的化学成分中含有毒物质，会造成材料污染并可能给环境带来危害；(2)修补材料大多易老化，导致再次产生微小裂纹与损伤，需要重复修补；(3)修复材料与水泥材料的相容性差、流动性不好，颗粒过大难以完全渗透早期的微小裂缝，导致深层封闭裂缝难以修补；(4)修复材料大多直接添加到水泥砂浆或水泥基体中，在裂缝处不够集中，修复效果有待进一步提升。

近年来，随着微生物技术的发展，微生物诱导碳酸钙沉淀(Microbial inducedcalcite precipitation,MICP)逐渐被用于现代土木工程修复中。微生物诱导碳酸钙沉淀是一种广泛存在于自然界中的生物矿化过程，其原理是自然界中的微生物能够产脲酶，从而在碱性环境中将尿素水解产生CO₃^2-，CO₃^2-与Ca²⁺结合便可以析出CaCO₃结晶。该结晶又被称为方解石，其具有胶结性，能够很好的和混凝土结合在一起，可用于修补水泥稳定碎石路面基层早期裂缝，同时还可以提升路面的硬度、抗酸碱能力和抗渗性。相较于传统修复技术，MICP技术成本低、无污染，更适用于修补水泥基材料的早期损伤。

在以往的应用方式中，通常直接将微生物修复剂拌入水泥材料中(如CN104529217A、CN107445564A)，待裂缝产生后环境中的空气和水分得以进入，激活处于休眠期的细菌进行MICP过程，生成具有胶结作用的碳酸钙结晶，从而达到修复早期裂缝的目的。然而，水泥材料内部相对密实且呈高碱性，直接掺入的修复剂中微生物的存活率及活性会显著降低，并且微生物较为分散利用率偏低，导致修复效果大打折扣。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便携式微生物诱导碳酸钙沉淀试剂盒。该试剂盒包括至少三个相互独立的组分，其中第一组份为产脲酶菌菌液，第二组分为尿素，第三组分为钙源。

进一步的，所述产脲酶菌菌液由产脲酶菌、蛋白胨、酵母提取物、氯化钠、蒸馏水混合而成。

更进一步的，所述产脲酶菌菌液中蛋白胨的含量为8-10g/L，酵母提取物的含量为3-5g/L，氯化钠的含量为8-10g/L，紫外分光光度计测得的菌液OD₆₀₀＝1.3-1.8。

进一步的，所述产脲酶菌具体为巨大芽孢杆菌。

更进一步的，所述产脲酶菌的分离、富集、筛选过程具体如下：