[发明专利]一种水泥稳定碎石路面基层早期裂缝的修复方法

说明书

本发明涉及一种水泥稳定碎石路面基层早期裂缝的修复方法。首先现场配制尿素溶液、钙源营养液，然后将产脲酶菌菌液与尿素溶液混合均匀，通过喷淋或浇灌的方式将其注入到水泥稳定碎石路面基层早期裂缝中，最后将钙源营养液以同样的方式注入上述裂缝中，重复前两步多次即可实现较好的裂缝修复效果。本发明提前将使用到的各种修复组分制成独立包装、便于携带的试剂盒，避免了直接将微生物混入水泥砂浆或水泥基体中可能导致菌种死亡、活性降低、利用率偏低等问题，最大限度的保证了筛选出的菌种沉淀碳酸钙的能力。

技术领域

本发明涉及生化及建筑材料技术领域，具体涉及一种水泥稳定碎石路面基层早期裂缝的修复方法。

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，修复效果大打折扣。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种水泥稳定碎石路面基层早期裂缝的修复方法，该方法包括以下步骤：(a)首先现场配制尿素水溶液、钙源营养液备用；(b)将产脲酶菌菌液与尿素水溶液混合均匀后注入水泥稳定碎石路面基层早期裂缝中；(c)将钙源营养液注入水泥稳定碎石路面基层早期裂缝中。

进一步的，在裂缝修复过程中重复步骤(b)、(c)多次(即a-b-c-b-c···)，以便增强修复效果。

进一步的，步骤(b)和(c)中采用喷淋或浇灌的方式将溶液注入水泥稳定碎石路面基层早期裂缝中。

进一步的，步骤(a)所述尿素水溶液由固体尿素与水混合而成，溶液浓度为0.5-1.5M。

进一步的，步骤(a)所述钙源营养液由固体氯化钙、固体硝酸钙中的至少一种与蛋白胨、酵母提取物、氯化钠以及水混合而成，溶液中钙离子浓度为0.5-1.5M。