[发明专利]一种仿生矿化胶结松散砂粒的方法

说明书

本发明属于地基加固技术领域，公开了一种仿生矿化胶结松散砂粒的方法，先将L‑天冬氨酸与氯化钙配制成的CaCl₂—L‑Asp混合溶液，并调节溶液pH；将碳酸钠配制成Na₂CO₃溶液；将CaCl₂—L‑Asp混合溶液浸入松散砂体之后，再将等体积的Na₂CO₃溶液浸入松散砂体中；松散砂体完成设计浸入循环次数，并且砂体内部干燥后胶结完成。本发明无需培养微生物，没有严苛的胶结环境，并且绿色环保；同时胶结过程操作较容易，时间成本较低；该方法所得砂体具有较高强度，具有很强的实用性。

技术领域

本发明属于地基加固技术领域，具体的说，是涉及一种将松散砂颗粒胶结成砂体的方法。

背景技术

随着城市化不断进行，我国几乎每时每刻都在新建或改建基础建筑物。在此过程中，不可避免的会碰到一些需要通过人工手段进行加固的土体，以满足工程建设需要。当前，传统的地基处理技术通常利用大型机械设备和人工合成材料对土体进行物理化学加固，从而改善土体力学特性以达到加固效果，常见方法有：强夯法、换填法、预压法或向软弱土体内掺入水泥、石灰、环氧树脂、硅酸钠、聚氨酯等。

目前广泛应用的地基加固方法各有优劣，机械碾压不但对人力物力资源需求极大，同时会对土体造成巨大扰动、破坏土体原有结构，对周边环境影响较大。使用人工合成材料加固会消耗大量人工合成建筑材料，如注浆加固地基的水泥材料，因其高能耗、高污染排放和高成本等缺点而面临严重挑战。此外，对于一些化学注浆方式，也因其所使用的材料含有有毒化学物质，例如环氧树脂、丙烯酸酯等，都会对施工现场附近的地下水及周边环境产生污染和危害。

近年来，不同学科之间的交叉研究不断进展，一种新的技术即微生物诱导碳酸钙沉淀 (MICP)技术被发现并日益受到重视，该技术具有无污染、应用范围广、适应性好等特点，逐渐被开发应用于不良土体的加固。但是，当MICP技术应用于实际工程时，往往受到区域的地质条件、场地条件、项目体量等限制，且微生物自身活性及MICP胶结效果与外界环境因素息息相关，就MICP技术的研究现状而言，仍存在很多亟需攻克的难关：

(1)微生物十分依赖适宜的生长环境，pH值、温度等都会影响微生物的活性。

(2)微生物分布原位活性难以控制，土壤提供的有效成核点位是微生物诱导碳酸钙的生物矿化过程中不可或缺的重要条件，这极度依赖于土壤自身的变异性与异质性，如土壤颗粒尺寸、土壤矿物等。

(3)加固后土体的长期耐久性能仍待验证，目前鲜有对MICP加固后土体抗酸、抗冻、抗冲刷等长期耐久性方面的研究。

(4)副产物对环境污染严重：MICP在使用微生物诱导碳酸钙沉淀的同时会伴随产生铵和硝酸盐等副产物，这些副产物不仅对人体、植被等有毒害作用，还导致了环境生态系统大气氮沉积和土壤富营养化等不良后果。

(5)较高的经济成本：MICP技术在实际应用过程中需要根据当地环境进行实验室分析测定，增加了高昂的成本，同时尿素和钙源的成本也高于传统水泥。

因此，仍有必要深入研究微生物诱导碳酸钙沉淀的机理，从而提出改进方案在继承其优异胶结特性的基础上，尽可能解决、避免微生物在使用上的局限性、在实际应用中的经济性等问题。

发明内容

本发明着力于解决MICP技术实际应用中遇到的微生物生长环境严苛、微生物分布原位活性难以控制、副产品污染性较强等技术问题，提供了一种仿生矿化作用胶结松散砂粒的方法，该方法利用L-天冬氨酸(L-Asp)为晶型调控剂，胶结快速、环境友好且无副产物生成，胶结后的砂体具有一定的抗压强度。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种仿生矿化胶结松散砂粒的方法，按照如下步骤进行：