【技术实现步骤摘要】
本申请涉及土木工程制备的，具体涉及一种微生物协同纤维固化土及其制备方法。
技术介绍
1、目前，传统的土体加固方法主要包括化学注浆法、水泥搅拌桩法等，这些方法虽然可以提高土体的强度和稳定性，但在环保性和经济效益上存在一定的局限性。近年来，随着微生物诱导碳酸钙沉淀（micp）技术的发展，利用生物矿化来改良土体性质逐渐成为研究热点。这种新技术不仅具有环境友好特性，还能有效提高土体的力学性能，减少工程成本。然而，单一使用micp技术在某些条件下可能无法达到理想的固化效果。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本申请提供一种微生物协同纤维固化土及其制备方法。
2、本申请提供了一种微生物协同纤维固化土，具体包括以下组分：砂土、改性pe纤维、氧化镁、脲酶细菌菌液、胶结液；
3、所述砂土、所述氧化镁、所述脲酶细菌菌液、所述胶结液的固液比为140-160g：20-26g：180-220ml：770-830ml；
4、所述改性pe纤维的用量为砂土体积的0.4%-0.6%；
5、所述改性pe纤维的制备方法为：室温下，将pe纤维浸入a溶液中浸泡20-28h；取出pe纤维于b溶液中浸泡20-28h，55-70℃烘箱中干燥，即得；
6、所述a溶液由含以下浓度的组分组成：12-18mmol/l邻苯二酚、4-6mmol/l四乙烯五胺，溶剂为8-12mmol/l的羟甲基氨基甲烷水溶液；
7、所述b溶液由以下浓度的组分组成：8-12mmol/
8、所述胶结液中由以下浓度的组分组成：0.8-1.2mol/l氯化钙、0.8-1.2mol/l尿素，溶剂为水。
9、本申请的技术方案提供了一种微生物协同纤维固化土及其制备方法，考虑脲酶菌微生物诱导碳酸钙沉淀对砂土土粒胶结作用以及土体孔隙填充作用，完善了基于micp土体固化效果增强技术，从而改善固化土的力学性能及抗渗性能。
10、改性pe纤维的制备方法中，先引入这些邻苯二酚、四乙烯五胺化合物以对pe纤维进行修饰或反应，可以有效改善pe纤维的亲水性；第二步利用kh-550硅烷偶联剂、eos硅酸四乙酯是改变有效改善pe纤维的粗糙度，促进纤维与砂土以及其他原料之间的协同配合作用，进而提高纤维固化土的综合性能。氧化镁的加入可以让土体的强度快速提高，同时保证体系的均匀性，避免固化土的开裂现象出现。
11、优选地，所述砂土、所述氧化镁、所述脲酶细菌菌液、所述胶结液的固液比为：145-155g：22-24g：190-210ml：790-810ml。
12、优选地，所述砂土由重量比为8-12：1-5：0.1-0.7的5-15μm砂土、40-60μm砂土、80-100μm砂土混合组成。
13、优选地，所述砂土由重量比为9-11：2-4：0.3-0.5的5-15μm砂土、40-60μm砂土、80-100μm砂土混合组成。
14、优选地，所述脲酶细菌菌液的制备方法为：将巴氏芽孢杆菌接种到灭菌后的培养基上，放入温度为30℃，转速150-250rpm的振荡培养箱中培养40-56h，得到所述脲酶细菌菌液。
15、优选地，所述改性pe纤维的制备方法为：将pe纤维超声浸泡在1：1的乙醇-丙酮混合溶液中50-70min，去除pe纤维表面的杂质，用去离子水冲洗，然后在55-70℃烘箱中干燥；室温下，将清洗后的pe纤维浸入a溶液中，在溶液中浸泡20-28h；然后加入b溶液中，浸泡20-28h，55-70℃烘箱中干燥，即得。
16、优选地，所述a溶液由含有以下浓度的组分组成：14-16mmol/l邻苯二酚、4.5-5.5mmol/l四乙烯五胺，溶剂为9-11mmol/l的羟甲基氨基甲烷水溶液；所述a溶液的ph为8.0-9.0。
17、优选地，所述b溶液由含有以下浓度的组分组成：9-11mmol/l kh-550硅烷偶联剂、18-22mmol/l eos硅酸四乙酯，溶剂为乙醇；所述b溶液的ph为9.0-10.0。
18、在一个具体的实施方案中，所述a溶液由含有以下浓度的组分组成：15mmol/l邻苯二酚、5mmol/l四乙烯五胺，溶剂为10mmol/l的羟甲基氨基甲烷水溶液；所述a溶液的ph为8.5。
19、在一个具体的实施方案中，所述b溶液由含有以下浓度的组分组成：10mmol/l kh-550硅烷偶联剂、20mmol/l eos硅酸四乙酯，溶剂为乙醇；所述b溶液的ph为9.5。
20、另一方面，本申请提供了上述微生物协同纤维固化土的制备方法，具体包括依次进行以下步骤：
21、预混：将所述砂土、所述改性pe纤维、所述氧化镁拌合均匀，制得预混物，在模具中灌注所述预混物，试样底部和顶部放置土工布；
22、灌浆：通过蠕动泵以0.4-0.6ml/min的速率分别将所述脲酶细菌菌液和所述胶结液分批3-5次泵送进模具中。
23、优选地，所述灌浆的步骤具体为：通过蠕动泵以0.5ml/min的速率分别将所述脲酶细菌菌液和所述胶结液分批4次泵送进模具中；每批次菌液注射后静置2-4h，进行下一批菌液注射；每批次胶结液注射后静置5-7h，进行下一批胶结液注射。
24、在一个具体的实施方案中，所述每批次菌液注射后静置时间可以为2h、2.5h、3h、3.5h、4h，进行下一批菌液注射。
25、在一个具体的实施方案中，所述每批次胶结液注射后静置时间可以为5h、5.5h、6h、6.5h、7h，进行下一批胶结液注射。
26、在微生物协同纤维固化土的制备过程中，本申请通过蠕动泵以特定的速率分别将所述脲酶细菌菌液和所述胶结液分批次泵送进模具中，同时控制每批次物料加料完成后的静置时间，在这个多次逐步的循环过程中土体内部可以形成致密且均匀的沉淀。进而进一步提高固化土的性能。
27、综上所述，本申请的技术方案具有以下效果：
28、本申请的技术方案提供了一种微生物协同纤维固化土及其制备方法，考虑脲酶菌微生物诱导碳酸钙沉淀对砂土土粒胶结作用以及土体孔隙填充作用，完善了基于micp土体固化效果增强技术，从而改善固化土的力学性能及抗渗性能。
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1.一种微生物协同纤维固化土，其特征在于，具体包括以下组分：砂土、改性PE纤维、氧化镁、脲酶细菌菌液、胶结液；
2.根据权利要求1所述的微生物协同纤维固化土，其特征在于，所述砂土、所述氧化镁、所述脲酶细菌菌液、所述胶结液的固液比为：145-155g：22-24g：190-210ml：790-810ml。
3.根据权利要求1所述的微生物协同纤维固化土，其特征在于，所述砂土由重量比为8-12：1-5：0.1-0.7的5-15μm砂土、40-60μm砂土、80-100μm砂土混合组成。
4.根据权利要求3所述的微生物协同纤维固化土，其特征在于，所述砂土由重量比为9-11：2-4：0.3-0.5的5-15μm砂土、40-60μm砂土、80-100μm砂土混合组成。
5.根据权利要求1所述的微生物协同纤维固化土，其特征在于，所述脲酶细菌菌液的制备方法为：将巴氏芽孢杆菌接种到灭菌后的培养基上，放入温度为30℃，转速150-250rpm的振荡培养箱中培养40-56h，得到所述脲酶细菌菌液。
6.根据权利要求1所述的微生物协同纤维固化土
7.根据权利要求1所述的微生物协同纤维固化土，其特征在于，所述A溶液由含有以下浓度的组分组成：14-16mmol/L邻苯二酚、4.5-5.5mmol/L四乙烯五胺，溶剂为9-11mmol/L的羟甲基氨基甲烷水溶液；所述A溶液的pH为8.0-9.0。
8.根据权利要求1所述的微生物协同纤维固化土，其特征在于，所述B溶液由含有以下浓度的组分组成：9-11mmol/L KH-550硅烷偶联剂、18-22mmol/L EOS硅酸四乙酯，溶剂为乙醇；所述B溶液的pH为9.0-10.0。
9.根据权利要求1-8任一项所述的微生物协同纤维固化土的制备方法，其特征在于，具体包括依次进行以下步骤：
10.根据权利要求9所述微生物协同纤维固化土的制备方法，其特征在于，所述灌浆的步骤具体为：通过蠕动泵以0.5ml/min的速率分别将所述脲酶细菌菌液和所述胶结液分批4次泵送进模具中；每批次菌液注射后静置2-4h，进行下一批菌液注射；每批次胶结液注射后静置5-7h，进行下一批胶结液注射。
...【技术特征摘要】
1.一种微生物协同纤维固化土，其特征在于，具体包括以下组分：砂土、改性pe纤维、氧化镁、脲酶细菌菌液、胶结液；
2.根据权利要求1所述的微生物协同纤维固化土，其特征在于，所述砂土、所述氧化镁、所述脲酶细菌菌液、所述胶结液的固液比为：145-155g：22-24g：190-210ml：790-810ml。
3.根据权利要求1所述的微生物协同纤维固化土，其特征在于，所述砂土由重量比为8-12：1-5：0.1-0.7的5-15μm砂土、40-60μm砂土、80-100μm砂土混合组成。
4.根据权利要求3所述的微生物协同纤维固化土，其特征在于，所述砂土由重量比为9-11：2-4：0.3-0.5的5-15μm砂土、40-60μm砂土、80-100μm砂土混合组成。
5.根据权利要求1所述的微生物协同纤维固化土，其特征在于，所述脲酶细菌菌液的制备方法为：将巴氏芽孢杆菌接种到灭菌后的培养基上，放入温度为30℃，转速150-250rpm的振荡培养箱中培养40-56h，得到所述脲酶细菌菌液。
6.根据权利要求1所述的微生物协同纤维固化土，其特征在于，所述改性pe纤维的制备方法为：将pe纤维超声浸泡在1：1的乙醇-丙酮混合溶液中50-70min，去除pe...
【专利技术属性】
技术研发人员：王健，魏文竹，李肖肖，王玲，庞森，季圣杰，刘亦斌，姜子航，王玲，高志毅，张旭鹏，李鹤飞，
申请(专利权)人：北京中建建筑科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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