CN104196131B - 微生物沉积碳酸钙封堵混凝土现浇板楼板或底板裂缝方法 - Google Patents
微生物沉积碳酸钙封堵混凝土现浇板楼板或底板裂缝方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种微生物沉积碳酸钙封堵混凝土现浇板楼板或底板裂缝方法，包括封堵材料制备、现浇混凝土楼板裂缝封堵和现浇混凝土底板裂缝封堵，封堵材料制备包括钙源溶液的制备、营养盐溶液的制备和微生物菌液的制备；现浇混凝土楼板裂缝的封堵为采用裂缝底面压力灌注的方式，在贯通裂缝的顶面和底面用胶带封闭，保证水溶液流出而细菌过滤在裂缝以内；在裂缝另一端底部***胶管，注射器与胶管相连。用注射器分别向裂缝内注入菌液、营养盐溶液和钙源溶液。三者的体积比为1：1：1，保证纱布处有液体渗出。注浆工作每间隔24h重复进行一次，持续5天。拆除纱布、胶管、注射器和封闭的胶带。本发明可有效解决板内钢筋暴露引起的锈蚀等耐久性问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种混凝土现浇板裂缝的防治技术，尤其是一种微生物沉积碳酸钙封堵混凝土现浇板楼板或底板裂缝方法。
背景技术
目前，随着人们生活水平的提高，对住房使用功能的要求也越来越高。大开间结构的住宅在满足舒适性的同时，也造成混凝土楼板产生裂缝的质量通病，不仅影响美观，也给住户带来不安全感，同时还形成渗漏的通道，严重影响了使用功能，并引起了诸多质量纠纷。
现阶段住宅工程中很多地方规定禁止使用预应力多孔板，现浇板提高了结构整体性和耐久性。有人认为淘汰预制板而采用现浇楼板就可以控制裂缝。实际上相反，楼板开裂现象更为普遍，裂缝形态更具多样性。这已为屡屡发生的质量纠纷所证实。
混凝土现浇板产生收缩裂缝的最根本原因是混凝土在空气中凝结硬化时体积缩小，当其四周固结,特别是承重墙体对板产生约束，不能自由收缩时会产生拉应力而引起裂缝。随着泵送混凝土技术和预拌混凝土技术的普及，混凝土从过去的现场搅拌转向集中搅拌，从干硬性、低动性转向大流动性泵送混凝土浇注。为了达到工艺要求，水泥用量增加，水灰比增加，砂率增加，骨料粒径减小，这些因素都促使了现浇板裂缝的大量出现。
虽然讲混凝土是允许带裂缝工作的，因收缩等原因引起的裂缝不影响结构安全。但有些较大的裂缝，宽度大、上下贯通，影响了楼板的耐久性和美观；同时，由于住户缺乏相应专业知识，多认为建筑物有较大安全隐患。另外，地下室底板出现的裂缝很可能成为地下水渗漏的通道，造成室内潮湿、积水、发霉，影响了住户的正常使用。
针对混凝土现浇板出现的收缩裂缝，通常采用环氧树脂封闭的处理方法，可以阻止空气进入混凝土内部引起钢筋生锈。但环氧树脂属于有机材料，随着时间的推移易老化，而且材料粘性大，不易灌入细小的裂缝中。
微生物诱导碳酸钙沉积封堵裂缝技术就是在这种情况下应运而生，它是由一系列复杂的生物化学反应组成的：一些嗜碱性的微生物能够利用自身产生的尿素酶将尿素分解为NH3和CO2，随着分解生成的氨数量的增加会引起周围环境中pH的升高，使CO2在溶液中以CO3 2-的形式存在。这时如果细菌的周围有Ca2+，细菌细胞中带负电荷的有机单层膜就会不断地螯合Ca2+，就会引起碳酸钙晶体沉积。
这种新型材料固化前粘性很低，借助负压可渗透到裂缝深处，不仅利用微生物沉积矿物质达到封堵的效果，而且能够自动找到渗漏处的位置进行有效的防渗，达到探查和封堵二合一的效果，这在一些复杂的环境中显得尤为重要。利用微生物诱导沉积生成的方解石等性质稳定，与混凝土材料的结合性好。修复后的混凝土材料的抗酸、抗碱、抗冻融循环、抗碳化和抗渗性等能力都得到了提高，不会因为材料的老化而失效。
清华大学程晓辉申请了专利《一种微生物成因水泥或混凝土及其生产方法和应用》(CN200810105947.3)，提出利用能产生脲酶的巴氏芽孢杆菌菌液和含有尿素和矿物钙盐的配合液混合，在一定条件下反应即可得微生物成因水泥或混凝土的方法，但是并没有给出尤其是关于混凝土现浇板裂缝的具体修补裂缝的方法。
中国专利申请200810019165.8公开了一种利用微生物修复水泥基材料裂缝方法及培养液和修复营养液。其采用将微生物菌液和修复营养液注入水泥石裂缝中，进行养护。但是该方法并没用涉及将菌液和修复营养液注入裂缝内的具体方法、步骤。
贾强在专利“微生物灌浆封堵地下室混凝土结构横向裂缝的方法”(ZL201110412162.2)和“微生物灌浆封堵地下室混凝土结构竖向裂缝的方法”(ZL201110413188.9)正是利用该原理对地下室混凝土裂缝进行了封堵，但该方法是针对混凝土地下室的墙体裂缝进行的封堵，而针对现浇楼板和地下室底板等水平构件上的上、下贯通裂缝尚未提出有效处理方法，而且采用的氯化钙溶液为钙源易引起混凝土内的钢筋锈蚀。
发明内容
本发明的目的是混凝土现浇板易产生收缩裂缝的问题，利用微生物沉积碳酸钙技术，提供一种微生物沉积碳酸钙封堵混凝土现浇板楼板或底板裂缝方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种微生物沉积碳酸钙封堵混凝土现浇板楼板裂缝的方法，包括：
A、封堵材料的制备
(1)钙源溶液的制备，为碳酸钙沉积提供钙离子；本发明选用硝酸钙(Ca(NO3)2)溶液或醋酸钙(Ca(CH3COO)2)溶液，浓度为1mol/L；
(2)营养盐溶液的制备，为微生物的生长和繁殖提供营养物质，本发明选用尿素(CO(NH2)2)溶液，浓度为1mol/L；
(3)微生物的制备，本发明采用巴氏芽孢杆菌，采用发酵罐培养。发酵罐中装入纯净水，每升水添加以下物质配制成培养基溶液：酵母提取物20g/L、硫酸铵10g/L、氢氧化钠2g/L和氯化镍10umol/L。其中酵母提取物(有机氮源)和硫酸铵(无机氮源)为细菌生长提供营养，氢氧化钠可调节溶液酸碱度(PH＝9)，氯化镍作为催化剂和加快细菌的生长。用移液枪将巴氏芽孢杆菌接种至培养基溶液中。培养时间设定为20h，温度设定为30℃，为保证供给细菌充足的氧气，振荡床转速为210r/min；培养结束后用电导率方法检测菌液的酶活性OD600大于1。
B、现浇混凝土楼板裂缝的封堵
由于现浇楼板裂缝的顶面和底面都可以为封堵提供施工空间，为保证封堵的密实性，本发明采用裂缝底面压力灌注的方式进行操作：
(1)为防止灌缝用的钙源溶液、营养盐溶液和菌液流失，在贯通裂缝的顶面和底面用胶带封闭。在裂缝顶面一端大约1cm宽的范围用纱布封闭，能够保证水溶液流出而细菌过滤在裂缝以内。在裂缝另一端底部***胶管，注射器与胶管相连。
(2)用注射器分别向裂缝内注入菌液、营养盐溶液和钙源溶液。三者的体积比为1：1：1，注入前应预估裂缝内的体积，注入液体的总量应大于裂缝体积，保证纱布处有液体渗出。
(3)注浆工作每间隔24h重复进行一次，持续5天。
(4)拆除纱布、胶管、注射器和封闭的胶带。
一种微生沉积碳酸钙封堵混凝土现浇板底板裂缝的方法，包括：
A、封堵材料的制备
(1)钙源溶液的制备，为碳酸钙沉积提供钙离子；本发明选用硝酸钙(Ca(NO3)2)溶液或醋酸钙(Ca(CH3COO)2)溶液，浓度为1mol/L；
(2)营养盐溶液的制备，为微生物的生长和繁殖提供营养物质，本发明选用尿素(CO(NH2)2)溶液，浓度为1mol/L；
(3)微生物的制备，本发明采用巴氏芽孢杆菌，采用发酵罐培养。发酵罐中装入纯净水，每升水添加以下物质配制成培养基溶液：酵母提取物20g/L、硫酸铵10g/L、氢氧化钠2g/L和氯化镍10umol/L。其中酵母提取物(有机氮源)和硫酸铵(无机氮源)为细菌生长提供营养，氢氧化钠可调节溶液酸碱度(PH＝9)，氯化镍作为催化剂和加快细菌的生长。用移液枪将巴氏芽孢杆菌接种至培养基溶液中。培养时间设定为20h，温度设定为30℃，为保证供给细菌充足的氧气，振荡床转速为210r/min；培养结束后用电导率方法检测菌液的酶活性OD600大于1。
B、现浇混凝土底板裂缝的封堵
由于现浇混凝土底板只有裂缝的顶面可作为施工空间，因此防止灌注的溶液通过裂缝大量渗流到底板下方的地基土中成为封堵的关键；
(1)在底板的裂缝位置用电钻钻孔，孔径大于***的胶管的直径，深度进入板底地基土中2-3cm，清孔后***若干胶管，若干胶管之间沿裂缝长度方向的间距为0.5m；
(2)在胶管顶端连接一漏斗，在漏斗中灌入菌液、营养盐溶液和钙源溶液的混合液，三者的体积比为1：1：1，混合液依靠自重流入地基土中，直至漏斗内的混合液液面不再下降为止。此时，土壤中的空隙已被生成的碳酸钙沉积所封堵，渗透系数明显降低。
(3)拔出胶管后，将裂缝的顶面用胶带封闭。在裂缝顶面一端大约1cm宽的范围用纱布封闭。在裂缝另一端顶面钻孔至裂缝底部深度，***胶管，注射器与胶管相连。
(4)用注射器分别向裂缝内注入菌液、营养盐溶液和钙源溶液。三者的体积比为1：1：1，注入前应预估裂缝内的体积，注入液体的总量应大于裂缝体积，保证纱布处有液体渗出。
(5)注浆工作每间隔24h重复进行一次，持续5天。
(6)拆除纱布、胶管、注射器和封闭的胶带。
本发明可有效解决板内钢筋暴露引起的锈蚀等耐久性问题。同时，沉积生成物(碳酸钙)与混凝土成分相同，不会像环氧树脂等有机材料一样存在老化问题；材料的热膨胀系数也一致，不会因温度变化而开裂。另外，菌液、营养盐溶液和钙源溶液三者渗透性好，在压力状态下可充满裂缝，特别适合于细小和深层裂缝的处理。
附图说明
图1是实施例1的混凝土现浇楼板裂缝封堵的剖面示意图；
图2是实施例2的混凝土现浇底板裂缝封堵时对地基土灌浆的剖面示意图；
图3是实施例2的混凝土现浇底板裂缝封堵时对裂缝灌浆的剖面示意图；
其中1、混凝土现浇板无裂缝处，2、裂缝，3、胶带，4、纱布，5、注射器，6、胶管，7、漏斗，8、地基土。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
微生物沉积碳酸钙封堵混凝土现浇板楼板裂缝的方法，包括：
A、封堵材料的制备
(1)钙源溶液的制备，为碳酸钙沉积提供钙离子；本发明选用硝酸钙(Ca(NO3)2)溶液或醋酸钙(Ca(CH3COO)2)溶液，浓度为1mol/L；
(2)营养盐溶液的制备，为微生物的生长和繁殖提供营养物质，本发明选用尿素(CO(NH2)2)溶液，浓度为1mol/L；
(3)微生物的制备，本发明采用巴氏芽孢杆菌，采用发酵罐培养。发酵罐中装入纯净水，每升水添加以下物质配制成培养基溶液：酵母提取物20g/L、硫酸铵10g/L、氢氧化钠2g/L和氯化镍10umol/L。其中酵母提取物(有机氮源)和硫酸铵(无机氮源)为细菌生长提供营养，氢氧化钠可调节溶液酸碱度(PH＝9)，氯化镍作为催化剂和加快细菌的生长。用移液枪将巴氏芽孢杆菌接种至培养基溶液中。培养时间设定为20h，温度设定为30℃，为保证供给细菌充足的氧气，振荡床转速为210r/min；培养结束后用电导率方法检测菌液的酶活性OD600大于1。
B、现浇混凝土楼板裂缝的封堵，如图1所示，
由于混凝土现浇楼板贯通裂缝2的顶面和底面都可以为封堵提供施工空间，混凝土现浇楼板贯通裂缝2的***为混凝土现浇板无裂缝处1，为保证封堵的密实性，本发明采用裂缝底面压力灌注的方式进行操作：
(1)为防止灌缝用的钙源溶液、营养盐溶液和菌液流失，在混凝土现浇楼板的裂缝2的顶面和底面用胶带3封闭。在裂缝顶面一端大约1cm宽的范围用纱布4封闭，能够保证水溶液流出而细菌过滤在裂缝以内。在裂缝另一端底部***胶管6，注射器5与胶管6相连。
(2)用注射器5分别向裂缝内注入菌液、营养盐溶液和钙源溶液。三者的体积比为1：1：1，注入前应预估裂缝内的体积，注入液体的总量应大于裂缝体积，保证纱布处有液体渗出。
(3)注浆工作每间隔24h重复进行一次，持续5天。
(4)拆除纱布4、胶管6、注射器5和封闭的胶带3。
实施例2：
一种微生物沉积碳酸钙封堵混凝土现浇板底板裂缝的方法，包括：
A、封堵材料的制备
(1)钙源溶液的制备，为碳酸钙沉积提供钙离子；本发明选用硝酸钙(Ca(NO3)2)溶液或醋酸钙(Ca(CH3COO)2)溶液，浓度为1mol/L；
(2)营养盐溶液的制备，为微生物的生长和繁殖提供营养物质，本发明选用尿素(CO(NH2)2)溶液，浓度为1mol/L；
(3)微生物的制备，本发明采用巴氏芽孢杆菌，采用发酵罐培养。发酵罐中装入纯净水，每升水添加以下物质配制成培养基溶液：酵母提取物20g/L、硫酸铵10g/L、氢氧化钠2g/L和氯化镍10umol/L。其中酵母提取物(有机氮源)和硫酸铵(无机氮源)为细菌生长提供营养，氢氧化钠可调节溶液酸碱度(PH＝9)，氯化镍作为催化剂和加快细菌的生长。用移液枪将巴氏芽孢杆菌接种至培养基溶液中。培养时间设定为20h，温度设定为30℃，为保证供给细菌充足的氧气，振荡床转速为210r/min；培养结束后用电导率方法检测菌液的酶活性OD600大于1。
B、现浇混凝土底板裂缝的封堵，如图2、图3所示，
由于现浇混凝土底板只有裂缝2的顶面可作为施工空间，因此防止灌注的溶液通过裂缝大量渗流到底板下方的地基土8中成为封堵的关键；
(1)在底板的裂缝2位置用电钻钻孔，孔径大于***的胶,6的直径，深度进入板底地基土8中2-3cm，清孔后***若干胶管6，若干胶管6之间沿裂缝长度方向的间距为0.5m；
(2)在胶管6顶端连接一漏斗7，在漏斗7灌入菌液、营养盐溶液和钙源溶液的混合液，三者的体积比为1：1：1，混合液依靠自重流入地基土8中，直至漏斗7内的混合液液面不再下降为至。此时，土壤中的空隙已被生成的碳酸钙沉积所封堵，渗透系数明显降低。
(3)拔出胶管6后，将裂缝2的顶面用胶带3封闭。在裂缝顶面一端大约1cm宽的范围用纱布4封闭。在裂缝2另一端顶面钻孔至裂缝底部深度，***胶管6，注射器5与胶管6相连。
(4)用注射器5分别向裂缝2内注入菌液、营养盐溶液和钙源溶液。三者的体积比为1：1：1，注入前应预估裂缝3内的体积，注入液体的总量应大于裂缝体积，保证纱布4处有液体渗出。
(5)注浆工作每间隔24h重复进行一次，持续5天。
(6)拆除纱布4、胶管6、注射器5和封闭的胶带3。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (2)
1.一种微生物沉积碳酸钙封堵混凝土现浇板楼板裂缝的方法，其特征是，包括：
A、封堵材料的制备
(1)钙源溶液的制备，为碳酸钙沉积提供钙离子；采用浓度为1mol/L的硝酸钙溶液或醋酸钙溶液；
(2)营养盐溶液的制备，为微生物的生长和繁殖提供营养物质，采用浓度为1mol/L尿素溶液；
(3)微生物菌液的制备，采用巴氏芽孢杆菌，并使用发酵罐培养；发酵罐中装入纯净水，每升水添加以下物质配制成培养基溶液：酵母提取物20g/L、硫酸铵10g/L、氢氧化钠2g/L和氯化镍10umol/L，用移液枪将巴氏芽孢杆菌接种至培养基溶液中，培养时间设定为20h，温度设定为30℃，为保证供给细菌充足的氧气，振荡床转速为210r/min；培养结束后菌液的酶活性OD600大于1；
B、现浇混凝土楼板裂缝的封堵
由于现浇楼板裂缝的顶面和底面都能够为封堵提供施工空间，为保证封堵的密实性，采用裂缝底面压力灌注的方式进行操作：
(1)为防止灌缝用的钙源溶液、营养盐溶液和菌液流失，在贯通裂缝的顶面和底面用胶带封闭；在裂缝顶面一端1cm宽的范围用纱布封闭，能够保证水溶液流出而细菌过滤在裂缝以内；在裂缝另一端底部***胶管，注射器与胶管相连；
(2)用注射器分别向裂缝内注入菌液、营养盐溶液和钙源溶液；三者的体积比为1：1：1，注入前应预估裂缝内的体积，注入液体的总量应大于裂缝体积，保证纱布处有液体渗出；
(3)注浆工作每间隔24h重复进行一次，持续5天；
(4)拆除纱布、胶管、注射器和封闭的胶带。
2.一种微生物沉积碳酸钙封堵混凝土现浇板底板裂缝的方法，其特征是，包括：
A、封堵材料的制备
(1)钙源溶液的制备，为碳酸钙沉积提供钙离子；采用浓度为1mol/L的硝酸钙溶液或醋酸钙溶液；
(2)营养盐溶液的制备，为微生物的生长和繁殖提供营养物质，采用浓度为1mol/L的尿素溶液；
(3)微生物菌液的制备，采用巴氏芽孢杆菌，并使用发酵罐培养；发酵罐中装入纯净水，每升水添加以下物质配制成培养基溶液：酵母提取物20g/L、硫酸铵10g/L、氢氧化钠2g/L和氯化镍10umol/L，用移液枪将巴氏芽孢杆菌接种至培养基溶液中，培养时间设定为20h，温度设定为30℃，为保证供给细菌充足的氧气，振荡床转速为210r/min；培养结束后菌液的酶活性OD600大于1；
B、现浇混凝土底板裂缝的封堵
由于现浇混凝土底板只有裂缝的顶面可作为施工空间，因此防止灌注的溶液通过裂缝大量渗流到底板下方的地基土中成为封堵的关键；
(1)在底板的裂缝位置用电钻钻孔，孔径大于***的胶管的直径，深度进入板底地基土中2-3cm，清孔后***若干胶管，若干胶管之间沿裂缝长度方向的间距为0.5m；
(2)在胶管顶端连接一漏斗，在漏斗中灌入菌液、营养盐溶液和钙源溶液的混合液，三者的体积比为1：1：1，混合液依靠自重流入地基土中，直至漏斗内的混合液液面不再下降为止；此时，土壤中的空隙已被生成的碳酸钙沉积所封堵；
(3)拔出胶管后，将裂缝的顶面用胶带封闭；在裂缝顶面一端1cm宽的范围用纱布封闭；在裂缝另一端顶面钻孔至裂缝底部深度，***胶管，注射器与胶管相连；
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