一种微生物胶结砂填充加固空斗墙的方法，可有效提高空斗墙力学性能且不破坏其原有风貌，其特征在于该方法步骤如下：a.在空斗墙待加固空斗正上方的竖缝1处钻得排浆孔2，在空斗正下方的竖缝3处钻得灌浆孔4并先后插设芦苇管5和灌浆短管6；b.利用压缩空气将干砂通过灌砂管9经排浆孔2吹填满空斗，再插设芦苇管5和排浆管10；c.将灌浆长管11和灌浆短管6通过止水阀12连接并打开阀门，将下口瓶13中的菌液灌入空斗；d.移除灌浆长管11，打开止水阀12阀门排尽空斗中的残留液，重新连接灌浆长管11和灌浆短管6，将下口瓶13中的胶结液经灌浆孔4灌入空斗；e.重复步骤c、d直至达到预定灌浆遍数，完成单个空斗加固。成单个空斗加固。成单个空斗加固。
【技术实现步骤摘要】
一种微生物胶结砂填充加固空斗墙的方法
[0001]本专利技术涉及一种微生物胶结砂填充加固空斗墙的方法，属于古建筑修复领域。
技术介绍
[0002]空斗墙是一种传统砌体结构，使用黏土砖侧砌或者平、侧砌交替砌筑而成，自明代以来就广泛应用于我国长江流域及西南地区的民居和寺庙中，是我国重要的建筑文化遗产。空斗墙中，平砌的砖称之为“眠砖”，侧砌的砖称之为“斗砖”，与墙面垂直的斗砖称为“丁砖”，“空斗”则是由斗砖和丁砖砌筑所形成的空腔。空斗墙的砌筑形式一般有空斗无眠、一斗一眠、二斗一眠和三斗一眠。空斗墙的这种结构可有效减少砖和砂浆的用量，墙体重量减少约30％，使建造成本较之于传统的实心墙有所减少，其内部的空斗可以形成空气隔层，具有良好的隔热和保温性能，但也使得空斗墙的抗压、抗剪、抗震性能均较差，脆性明显且易开裂。
[0003]空斗墙古建筑在自然界长期的风吹雨淋及冻融循环等作用下会产生不可逆转的累积损伤，同时伴随着人类社会活动的持续作用，空斗墙古建筑的墙体力学性能逐年劣化，易受强风、地震等外力作用而倒塌。基于人民生命财产安全及保护建筑文化遗产的需要，对既有空斗墙建筑的加固刻不容缓。目前常用的空斗墙加固手段主要通过增设构造措施和结构补强来改善空斗墙的力学性能。申请号201210480085.9的中国专利公开了一种钢绞线聚合物砂浆加固空斗墙的方法，通过在眠砖内植入销栓将钢绞线网固定在墙面上，再在墙体表面进行聚合物砂浆保护层施工，以提高空斗墙的受力性能和抗震性能；申请号201621483562.7的中国专利公开了一种空斗墙加固装置，利用高延性混凝土对空斗墙四周形成包裹，形成高延性混凝土构造柱和高延性混凝土圈梁，提高空斗墙四周墙体的整体性并对整体形成约束，以提高其抗震性能；申请号202020946517.0的中国专利公开了一种空斗墙抗震加固构造，在空腔内填充轻集料并在墙体外表面上沿裂缝垂直方向横跨裂缝粘合固定有碳纤维条，墙体外侧壁包括碳纤维条上涂抹覆盖有砂浆层，以更好的牢固加固和消弭裂缝。
[0004]MICP(微生物诱导碳酸钙沉积)技术是一种新兴固土技术，该技术令带有负电荷的微生物吸附在土颗粒表面，然后以孔隙溶液中的尿素及可溶性钙盐为营养源，通过微生物诱导出具有胶凝性的无机矿物填充土体孔隙并胶结土体颗粒，从而固化土体，达到改善土体力学性能的目的。与传统的固土方式相比，MICP固土技术有着加固时间短，加固效果显著且可控，施工时扰动小，加固完成后无残留、无污染且无需养护的优点。
技术实现思路
[0005]技术问题：现有空斗墙加固方法虽然在一定程度上改善了空斗墙的力学性能，但对墙体抗压、抗剪及抗震能力的提高有限，水泥基材料的大量运用存在高能耗、高污染的问题，同时引入的现代工业建材与古建筑材料相容性差，加固后还破坏了其原有的建筑风貌。为克服当前空斗墙加固技术的不足，本专利技术应用MICP技术进行空斗墙古建筑加固，将干砂
通过气流输运填满空斗墙空斗，然后原位微生物灌浆胶结干砂及其与墙砖界面，使空斗内微生物胶结砂与墙砖形成整体并协同工作、共同承载，灌入的干砂和微生物诱导矿化形成的胶结体均为纯天然矿物，无现代工业物残留，且施作时对墙体扰动小，在提高空斗墙各项力学性能的同时不会破坏空斗墙古建筑原有风貌，为空斗墙加固提供一种新途径。技术方案
[0006]为了实现本专利技术的目的，本专利技术公开了一种微生物胶结砂填充加固空斗墙的方法，其特征在于该方法步骤如下：a.在空斗墙待加固空斗正上方竖缝1处钻得排浆孔2，在空斗正下方竖缝3处钻得灌浆孔4，将芦苇管5插入灌浆孔4孔道内，再将灌浆短管6插入灌浆孔4中与芦苇管5端头相接，并用灰浆封堵灌浆短管6和灌浆孔4连接处的缝隙；b.利用空气压缩机7产生的气压为250kPa的压缩空气，将储砂罐8中的干砂通过灌砂管9经排浆孔2吹填入空斗中，待干砂充满空斗后将芦苇管5插入排浆孔2孔道内，再将排浆管10插入排浆孔2中与芦苇管5端头相接；c.将灌浆长管11和灌浆短管6通过止水阀12连接，打开止水阀12，采用重力入渗的方式将下口瓶13中的菌液经灌浆孔4灌入空斗中；d.移除灌浆长管11，打开止水阀12将空斗中的残留液排尽，往下口瓶13加入胶结液，再次将灌浆长管11和灌浆短管6通过止水阀12连接，打开止水阀12，采用重力入渗的方式将下口瓶13中的胶结液经灌浆孔4灌入空斗中；e.重复步骤c、d，达到预定灌浆遍数后拔除灌浆短管6和排浆管10，完成单个空斗加固。
[0007]所述的微生物胶结砂填充加固空斗墙的方法，其特征在于步骤a中排浆孔2和灌浆孔4孔径7～11mm，排浆孔2孔道向下倾斜8
°
贯通至空斗内侧斗砖顶部，灌浆孔4孔道向上倾斜8
°
贯通至空斗内侧斗砖底部，砖缝内灌浆孔中的芦苇管5为天然材质，除与灌浆短管6端头接触的3cm管身不开孔外，其余管身四周钻设直径3mm的圆孔并包裹上双层纱布灌浆完成后无需拔除。
[0008]所述的微生物胶结砂填充加固空斗墙的方法，其特征在于步骤b中将干砂灌入空斗的方式是压缩空气输运吹填，利用特定倾角的孔道在待加固空斗腔体内形成空气涡旋实现干砂高充盈率和高密实度充填。
[0009]所述的微生物胶结砂填充加固空斗墙的方法，其特征在于步骤c中下口瓶13中的菌液为巴氏芽孢杆菌(S.pasteurii)菌液，菌液初始灌入量为1.5倍干砂孔隙体积，灌浆速度1L/min，待菌液充满空斗使砂达到饱和后，将下口瓶13阀门流量调低保持2h，使排浆管10中持续有少量菌液流出，确保砂始终处于饱和状态，各单个空斗分别注4～6遍的菌液，菌液注入量随菌液注入轮次的增加按10％递减。
[0010]所述的微生物胶结砂填充加固空斗墙的方法，其特征在于步骤d中下口瓶13中的胶结液溶质由尿素和氯化钙等摩尔比混合而成，浓度为1.5mol/L，初始灌浆量为1.5倍干砂孔隙体积，灌浆速度1L/min，待胶结液充满空斗使砂达到饱和后，将下口瓶13阀门流量调低保持4h，之后再灌入一遍胶结液并保持4h，胶结液注入量随着胶结液注入轮次的增加按10％递减。
[0011]本专利技术的有益效果：
(1)本专利技术在不破坏空斗墙砖的前提下，采用压缩空气通过特定倾角的孔洞吹填干砂填充空斗，实现固体干砂的在空斗内的高充盈率和高密实度；(2)本专利技术利用微生物在空斗内胶结干砂，填充空斗并牢固黏结周围砖体，胶结砂与砖共同承载，有效提高空斗墙的整体性和抗压、抗剪性能；(3)本专利技术基于生物矿化过程，使用天然材料而非水泥基材料加固空斗墙，胶结体均为纯天然矿物，无现代工业物残留，具有绿色环保、修旧如旧的优势。
附图说明
[0012]图1空斗灌砂示意图；图2灌浆及排浆管路图(侧视)；图3空斗注浆示意图
[0013]附图标记：1
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空斗正上方竖缝；2
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排浆孔；3
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空斗正下方竖缝；4
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灌浆孔；5
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芦苇管；6
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灌浆短管；7
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空气压缩机；8
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微生物胶结砂填充加固空斗墙的方法，其特征在于该方法步骤如下：a.在空斗墙待加固空斗正上方竖缝(1)处钻得排浆孔(2)，在空斗正下方竖缝(3)处钻得灌浆孔(4)，将芦苇管(5)插入灌浆孔(4)孔道内，再将灌浆短管(6)插入灌浆孔(4)中与芦苇管(5)端头相接，并用灰浆封堵灌浆短管(6)和灌浆孔(4)连接处的缝隙；b.利用空气压缩机(7)产生的气压为250kPa的压缩空气，将储砂罐(8)中的干砂通过灌砂管(9)经排浆孔(2)吹填入空斗中，待干砂充满空斗后将芦苇管(5)插入排浆孔(2)孔道内，再将排浆管(10)插入排浆孔(2)中与芦苇管(5)端头相接；c.将灌浆长管(11)和灌浆短管(6)通过止水阀(12)连接，打开止水阀(12)，采用重力入渗的方式将下口瓶(13)中的菌液经灌浆孔(4)灌入空斗中；d.移除灌浆长管(11)，打开止水阀(12)将空斗中的残留液排尽，往下口瓶(13)加入胶结液，再次将灌浆长管(11)和灌浆短管(6)通过止水阀(12)连接，打开止水阀(12)，采用重力入渗的方式将下口瓶(13)中的胶结液经灌浆孔(4)灌入空斗中；e.重复步骤c、d，达到预定灌浆遍数后拔除灌浆短管(6)和排浆管(10)，完成单个空斗加固。2.根据权利要求1所述的微生物胶结砂填充加固空斗墙的方法，其特征在于步骤a中排浆孔(2)和灌浆孔(4)孔径7～11mm，排浆孔(2)孔道向下倾斜8
°
贯通至空斗...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵光辉，孔祥泰，黄容聘，狄志强，赵志峰，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：
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