一種利用嗜冷碳酸鹽礦化菌修復(fù)混凝土表面的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混凝土表面修復(fù)方法，更具體涉及一種利用嗜冷碳酸鹽礦化菌修復(fù)混凝土表面的方法，步驟為：第一步，制備高濃縮菌液：將菌株嗜冷假單胞菌Pseudomonas psychrophila接種到牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液里，每升培養(yǎng)液含牛肉膏2?4g、蛋白胨8?10g,并控制pH為8，于5℃?10℃下培養(yǎng)3?4天，取出以5000?8000rpm下離心5?7分鐘得到高濃縮菌液；第二步，配置好0.5?1mol/L的CaCl2溶液和0.5?1mol/L Na2CO3溶液備用；第三步：覆膜操作：將第二步配置好的CaCl2溶液和Na2CO3溶液攪拌均勻后涂抹于待修復(fù)的混凝土上，直至混凝土干燥后，將第一步制備得到的高濃度菌液噴涂到待修復(fù)的混凝土表面，每8?12個(gè)小時(shí)重復(fù)一次覆膜操作，持續(xù)3天后靜置養(yǎng)護(hù)。
【專利說明】
一種利用嗜冷碳酸鹽礦化菌修復(fù)混凝土表面的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種混凝土表面修復(fù)方法，更具體涉及一種利用嗜冷碳酸鹽礦化菌修復(fù)混凝土表面的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代混凝土技術(shù)與我國經(jīng)濟(jì)的快速持續(xù)發(fā)展，混凝土被廣泛應(yīng)用于港口、大壩、公路、橋梁、建筑等工程建設(shè)中。然而，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)往往由于受到各種環(huán)境條件，如大氣、水等物理或化學(xué)的侵蝕作用，即使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、施工正確，其在服役期間也往往發(fā)生劣化，未達(dá)到預(yù)期壽命而被破壞。在國內(nèi)外，后期鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的維護(hù)、修補(bǔ)等問題已受到越來越多人的關(guān)注。因此，對已有混凝土結(jié)構(gòu)采取有效表面防護(hù)以防止混凝土的環(huán)境侵蝕、維護(hù)混凝土的性能，對保證并提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性與使用壽命具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]微生物誘導(dǎo)的礦化沉積是一種較溫和的修復(fù)方式，條件溫和，能源需求少，對環(huán)境無污染。微生物種類及代謝途徑的多樣性不僅可以直接影響的沉積環(huán)境，細(xì)胞的物化特性以及代謝物的特征官能團(tuán)，同時(shí)也會為成核與生長提供位點(diǎn)，以調(diào)控碳酸鈣的晶型和形貌，從而在石質(zhì)材料的建筑物上覆蓋上一層結(jié)合緊密的膜，對石質(zhì)材料的建筑物起到保護(hù)的作用。利用產(chǎn)碳酸酐酶細(xì)菌在混凝土表面附上一層緊密結(jié)合的碳酸鈣膜，可以有效的防止混凝土被環(huán)境侵蝕、維護(hù)混凝土的性能，延長其使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的，在于提供一種利用嗜冷碳酸鹽礦化菌修復(fù)混凝土表面的方法。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種利用嗜冷碳酸鹽礦化菌修復(fù)混凝土表面的方法，步驟為:
[0006]第一步，制備高濃縮菌液:將菌株嗜冷假單胞菌Pseudomonas psychrophiIa接種到牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液里，每升培養(yǎng)液含牛肉膏2_4g、蛋白胨8-1 Og，并控制pH為8，于5 °C -1O °C下培養(yǎng)3-4天，取出以5000-8000rpm下離心5-7分鐘得到高濃縮菌液；
[0007]第二步，配置好0.5-lmol/L的CaCl2溶液和0.5-lmol/LNa2CO3溶液備用；
[0008]第三步:覆膜操作:將第二步配置好的CaCl2溶液和Na2CO3溶液攪拌均勻后涂抹于待修復(fù)的混凝土上，直至混凝土干燥后，將第一步制備得到的高濃度菌液噴涂到待修復(fù)的混凝土表面，每8-12個(gè)小時(shí)重復(fù)一次覆膜操作，持續(xù)3天后靜置養(yǎng)護(hù)。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案還進(jìn)一步包括第三步覆膜操作在噴涂菌液后將瓊脂固體培養(yǎng)基或海藻酸鈉固體培養(yǎng)基融化后涂抹在混凝土塊上。瓊脂固體培養(yǎng)基即在每升牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液里加入瓊脂粉18g，加熱充分融化得到;海藻酸鈉固體培養(yǎng)基即在每升牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液里加入海藻酸鈉18g，加熱充分融化得到。
[0010]本發(fā)明還進(jìn)行不同的pH和不同溫度對菌株的生長條件的控制研究，找出菌株活性最高時(shí)的pH和溫度，研究結(jié)果表明在pH為8，溫度為5 °C -1 O 0C時(shí)菌株活性最高。
【附圖說明】
[0011]圖1不同起始pH沉積過程中pH隨時(shí)間的變化(左圖為對照組，右圖為試驗(yàn)組)；
[0012]圖2不同起始pH沉積過程中電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化(左圖為對照組，右圖為試驗(yàn)組)；
[0013]圖3不同起始pH條件下鈣化沉積實(shí)驗(yàn)的電鏡掃描圖片(上圖分別為對照組pH7.0，8.0,9.0;下圖分別為試驗(yàn)組pH7.0,8.0,9.0);
[0014]圖4不同溫度下沉積過程中pH隨時(shí)間的變化(左圖為對照組，右圖為試驗(yàn)組)；
[0015]圖5不同溫度下沉積過程中電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化(左圖為對照組，右圖為試驗(yàn)組)；
[0016]圖6不同起始溫度條件下鈣化沉積實(shí)驗(yàn)的電鏡掃描圖片(上圖分別為對照組溫度50C，10°C，15°C，20°C ;下圖分別為試驗(yàn)組溫度5°C，10°C，15°C，20°C);
[0017]圖7混凝土塊覆膜后電鏡掃描的結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1:噴涂法覆膜修復(fù)
[0019]第一步，制備高濃縮菌液:將菌株嗜冷假單胞菌Pseudomonas psychrophiIa接種到牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液里，每升培養(yǎng)液含牛肉膏2_4g、蛋白胨8-1 Og，并控制pH為8，于5 °C -1O °C下培養(yǎng)3-4天，取出以5000-8000rpm下離心5-7分鐘得到高濃縮菌液；
[0020]第二步，0.5moI/L的CaCl2溶液和0.5mol/L Na2CO3溶液配置:在分析天平上準(zhǔn)確稱量CaCl2 5.5g，轉(zhuǎn)入200mL的燒杯中，用量筒準(zhǔn)確量取10mL蒸餾水倒入燒杯中，用玻璃棒攪拌至完全溶解。在分析天平上準(zhǔn)確稱量Na2CO3 5.3g，轉(zhuǎn)入200mL的燒杯中，用量筒準(zhǔn)確量取10mL蒸餾水倒入燒杯中，用玻璃棒攪拌至完全溶解。待溶解后用保鮮膜將燒杯口封好，以免被污染；
[0021]第三步:覆膜操作:將第二步配置好的CaCl2溶液和Na2CO3溶液攪拌均勻后涂抹于待修復(fù)的混凝土上，直至混凝土干燥后，將第一步制備得到的高濃度菌液噴涂到待修復(fù)的混凝土表面，每8-12個(gè)小時(shí)重復(fù)一次覆膜操作，持續(xù)3天后靜置養(yǎng)護(hù)。
[0022]實(shí)施例2:瓊脂固載法覆膜修復(fù)
[0023]第一步，制備高濃縮菌液:將菌株嗜冷假單胞菌Pseudomonas psychrophiIa接種到牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液里，每升培養(yǎng)液含牛肉膏2_4g、蛋白胨8-1 Og，并控制pH為8，于5 °C -1O °C下培養(yǎng)3-4天，取出以5000-8000rpm下離心5-7分鐘得到高濃縮菌液；
[0024]第二步，0.5moI/L的CaCl2溶液和0.5mol/L Na2CO3溶液配置:在分析天平上準(zhǔn)確稱量CaCl2 5.5g，轉(zhuǎn)入200mL的燒杯中，用量筒準(zhǔn)確量取10mL蒸餾水倒入燒杯中，用玻璃棒攪拌至完全溶解。在分析天平上準(zhǔn)確稱量Na2CO3 5.3g，轉(zhuǎn)入200mL的燒杯中，用量筒準(zhǔn)確量取10mL蒸餾水倒入燒杯中，用玻璃棒攪拌至完全溶解。待溶解后用保鮮膜將燒杯口封好，以免被污染；
[0025]第三步:覆膜操作:將第二步配置好的CaCl2溶液和Na2CO3溶液攪拌均勻后涂抹于待修復(fù)的混凝土上，直至混凝土干燥后，將第一步制備得到的高濃度菌液噴涂到待修復(fù)的混凝土表面，然后將瓊脂固體培養(yǎng)基融化后涂抹在混凝土塊上，每8-12個(gè)小時(shí)重復(fù)一次覆膜操作，持續(xù)3天后靜置養(yǎng)護(hù)。
[0026]實(shí)施例3:海藻酸鈉固載法覆膜修復(fù)
[0027]第一步，制備高濃縮菌液:將菌株嗜冷假單胞菌Pseudomonas psychrophiIa接種到牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液里，每升培養(yǎng)液含牛肉膏2_4g、蛋白胨8-1 Og，并控制pH為8，于5 °C -1O °C下培養(yǎng)3-4天，取出以5000-8000rpm下離心5-7分鐘得到高濃縮菌液；
[0028]第二步，0.5moI/L的CaCl2溶液和0.5mol/L Na2CO3溶液配置:在分析天平上準(zhǔn)確稱量CaCl2 5.5g，轉(zhuǎn)入200mL的燒杯中，用量筒準(zhǔn)確量取10mL蒸餾水倒入燒杯中，用玻璃棒攪拌至完全溶解。在分析天平上準(zhǔn)確稱量Na2CO3 5.3g，轉(zhuǎn)入200mL的燒杯中，用量筒準(zhǔn)確量取10mL蒸餾水倒入燒杯中，用玻璃棒攪拌至完全溶解。待溶解后用保鮮膜將燒杯口封好，以免被污染；
[0029]第三步:覆膜操作:將第二步配置好的CaCl2溶液和Na2CO3溶液攪拌均勻后涂抹于待修復(fù)的混凝土上，直至混凝土干燥后，將第一步制備得到的高濃度菌液噴涂到待修復(fù)的混凝土表面，然后將海藻酸鈉固體培養(yǎng)基融化后涂抹在混凝土塊上每8-12個(gè)小時(shí)重復(fù)一次覆膜操作，持續(xù)3天后靜置養(yǎng)護(hù)。
[0030]實(shí)施例4:不同起始pH條件下菌株對碳酸鈣的沉積效果的測定
[0031]采用不同的pH梯度(6.0，7.0，8.0，9.0)對菌株的生長條件的控制，找出菌株活性最高時(shí)的PH，活性的高低此次試驗(yàn)用碳酸鈣的沉積效果的來表征，過程中用電導(dǎo)率和pH的變化來反應(yīng)其沉積時(shí)候的狀態(tài)。
[0032]往標(biāo)記好的采樣瓶中分別加入50mL菌液，50mL配置好的50mmol/L CaCl2溶液和50mL配置好的50mmol/L Na2CO3溶液，用pH計(jì)調(diào)節(jié)pH，用稀HCl溶液和稀NaOH溶液來調(diào)節(jié)pH，根據(jù)pH計(jì)顯示的數(shù)據(jù)加入適當(dāng)?shù)乃峄驂A，用玻璃棒攪拌后再次測量，待pH計(jì)示數(shù)穩(wěn)定后再調(diào)節(jié)，直到溶液的PH到6.0為止。然后迅速用電導(dǎo)率測定儀測其初始電導(dǎo)率。重復(fù)以上操作，只是最后的PH調(diào)到7.0，8.0，9.0。每個(gè)不同的pH重復(fù)一次。將以上的對照做好之后將菌放在5°C的恒溫培養(yǎng)箱中靜置培養(yǎng)沉積。前期過每隔2小時(shí)測一次，測3次后，根據(jù)變化情況，隔4個(gè)小時(shí)測一次，然后再根據(jù)變化情況再每隔12個(gè)小時(shí)測一次，直到電導(dǎo)率和pH趨于穩(wěn)定后才停止測，本實(shí)驗(yàn)測到82h。結(jié)果:不同起始pH沉積過程中pH隨時(shí)間的變化如附圖1所示;不同起始PH沉積過程中電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化如附圖2所示;不同起始pH條件下鈣化沉積實(shí)驗(yàn)的電鏡掃描圖片如附圖3所示。
[0033]實(shí)施例5:不同起始溫度條件下菌株對碳酸鈣的沉積效果的測定
[0034]保持其他條件(如PH，培養(yǎng)方式靜置或振蕩等)采用不同的溫度梯度(5°C，10°C，15°C，20°C)對菌株的生長條件的控制，找出菌株活性最高時(shí)的溫度，活性的高低此次試驗(yàn)用碳酸鈣的沉積效果的來表征，過程中用電導(dǎo)率和PH的變化來反應(yīng)其沉積時(shí)候的狀態(tài)。
[0035]往標(biāo)記好的采樣瓶中分別加入50mL菌液，50mL配置好的50mmol/L CaCl2溶液和50mL配置好的50mmol/L Na2CO3溶液，用pH計(jì)調(diào)節(jié)pH，用稀HCl溶液和稀NaOH溶液來調(diào)節(jié)pH，根據(jù)pH計(jì)顯示的數(shù)據(jù)加入適當(dāng)?shù)乃峄驂A，用玻璃棒攪拌后再次測量，待pH計(jì)示數(shù)穩(wěn)定后再調(diào)節(jié)，直到溶液的PH到8.0為止。然后迅速用電導(dǎo)率測定儀測其初始電導(dǎo)率。重復(fù)以上操作，每個(gè)溫度重復(fù)一次。將以上的對照做好之后將菌放在5°C，10C，15°C，20°C的恒溫培養(yǎng)箱中靜置培養(yǎng)沉積。前期過每隔2小時(shí)測一次，測3次后，根據(jù)變化情況，隔4個(gè)小時(shí)測一次，然后再根據(jù)變化情況再每隔12個(gè)小時(shí)測一次，直到電導(dǎo)率和pH趨于穩(wěn)定后才停止測，本實(shí)驗(yàn)測到82h。結(jié)果:不同溫度下沉積過程中pH隨時(shí)間的變化如附圖4所示;不同溫度下沉積過程中電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化如附圖5所示;不同起始溫度條件下鈣化沉積實(shí)驗(yàn)的電鏡掃描圖片如附圖6所示。
[0036]實(shí)施例6:混凝土塊覆膜后電鏡掃描的結(jié)果和分析
[0037]混凝土塊覆膜后電鏡掃描的結(jié)果如附圖7所示，從左到右，從上到下，依次為1-18號，每3張為一組，放大倍數(shù)分別為2000，5000，10000。
[0038]1-3號為菌液噴涂覆膜法對照組，4-6號為菌液噴涂覆膜法試驗(yàn)組;7-9號為瓊脂固載覆膜法對照組，10-12號為瓊脂固載覆膜法試驗(yàn)組；13-15號為海藻酸鈉固載覆膜法對照組，16-18號為海藻酸鈉固載覆膜法試驗(yàn)組。從附圖7中可以看出，無論使用哪種方法對混凝土表面進(jìn)行覆膜修復(fù)，在其表面都可以發(fā)現(xiàn)碳酸鈣的晶型，其中方解石居多，每一個(gè)處理方法處理過的混凝土塊上都有方解石，均有很好的覆膜效果。
[0039]雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用嗜冷碳酸鹽礦化菌修復(fù)混凝土表面的方法，其特征在于，步驟為: 第一步，制備高濃縮菌液:將菌株嗜冷假單胞菌Pseudomonas psychrophiIa接種到牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液里，每升培養(yǎng)液含牛肉膏2_4g、蛋白胨8-10g，并控制pH為8，于5 °C-10 °C下培養(yǎng)3-4天，取出以5000-8000rpm下離心5-7分鐘得到高濃縮菌液； 第二步，配置好0.5-lmol/L的CaCl2溶液和0.5-lmol/L Na2CO3溶液備用； 第三步:覆膜操作:將第二步配置好的CaCl2溶液和Na2CO3溶液攪拌均勻后涂抹于待修復(fù)的混凝土上，直至混凝土干燥后，將第一步制備得到的高濃度菌液噴涂到待修復(fù)的混凝土表面，每8-12個(gè)小時(shí)重復(fù)一次覆膜操作，持續(xù)3天后靜置養(yǎng)護(hù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用嗜冷碳酸鹽礦化菌修復(fù)混凝土表面的方法，其特征在于，第三步覆膜操作還進(jìn)一步包括在噴涂菌液后將瓊脂固體培養(yǎng)基融化后涂抹在混凝土塊上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用嗜冷碳酸鹽礦化菌修復(fù)混凝土表面的方法，其特征在于，第三步覆膜操作還進(jìn)一步包括在噴涂菌液后將海藻酸鈉固體培養(yǎng)基融化后涂抹在混凝土塊上。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用嗜冷碳酸鹽礦化菌修復(fù)混凝土表面的方法，其特征在于，所述瓊脂固體培養(yǎng)基是通過在每升牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液里加入瓊脂粉18g，加熱充分融化得到。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用嗜冷碳酸鹽礦化菌修復(fù)混凝土表面的方法，其特征在于，所述海藻酸鈉固體培養(yǎng)基是通過在每升牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液里加入海藻酸鈉18g，加熱充分融化得到。
【文檔編號】E04G23/02GK105926964SQ201610309811
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】李瓊芳, 何鑫, 張存凱, 張文靜, 陳超, 呂治州
【申請人】李瓊芳