【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于3d打印混凝土，尤其涉及一種基于微生物誘導鈣化的3d打印混凝土強度提升方法。
技術介紹
1、典型3d打印混凝土施工方式是通過擠壓泵送層層累積成型，在成型過程中缺乏震動以及對打印層的擠壓拉伸，使3d打印混凝土內部更易形成孔隙缺陷。且由于打印過程中，打印噴頭的定向移動，內部孔隙缺陷往往呈定向排列。這些缺陷的存在嚴重影響3d打印混凝土結構的力學強度，收縮行為以及長期耐久性。孔隙的定向排列使3d打印混凝土試樣具有明顯的各向異性。
2、微生物誘導碳酸鈣沉淀是自然界普遍存在的一種生物礦化現象，即利用微生物代謝活動中的礦化行為，誘導碳酸鈣沉淀，在微生物細胞外形成方解石等形式的礦化結構，從而能將環境中疏松的巖土顆粒膠結形成具有一定硬度的固化體。這項技術目前已廣泛應用于地基加固，裂縫修補，文物修復等領域。3d打印混凝土內部的孔隙缺陷，可為微生物生長代謝提供充足空間，代謝生成的碳酸鈣沉淀可填充試樣內部孔隙，從而改善3d打印混凝土的力學性能和長期耐久性等。近年來，已有不少學者研究將微生物摻入混凝土后，混凝土力學強度，抗滲性能，自修復能力的變化。但是混凝土高堿，缺氧的環境，不利于微生物在混凝土內部代謝繁衍，直接內摻微生物也會對3d打印砂漿的打印性能造成一定影響，這些因素限制了微生物鈣化在3d打印混凝土領域的應用。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種基于微生物誘導鈣化的3d打印混凝土強度提升方法，通過對菌種進行馴化以及制備負載微生物的活性細骨料，提高微生物生存環境與3d
2、為了實現上述目的，本申請采用了如下技術方案：
3、本專利技術提供了一種基于微生物誘導鈣化的3d打印混凝土強度提升方法，包括以下步驟：
4、s1：微生物馴化
5、s11，將巴氏芽孢桿菌凍干粉接種到液體培養基中，在恒溫培養箱中振蕩培養，得到擴大培養后的巴氏芽孢桿菌菌液，將擴大培養后的所述菌液內摻到普通3d混凝土打印砂漿中進行打印，然后將打印完成的混凝土試樣放入恒溫恒濕養護箱中進行養護；
6、s12，養護完成后，取出適量所述混凝土試樣研磨粉碎，將粉碎后的所述混凝土試樣均勻分散于無菌水中，得到微生物混凝土混合液，取適量所述微生物混凝土混合液倒入所述液體培養基中，振蕩培養一定時間，測量記錄od600值；
7、s13，將s12培養得到的所述微生物混凝土混合液按梯度進行稀釋，將濃度梯度為10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8的所述微生物混凝土混合液涂布于瓊脂固體培養基中，將所述瓊脂固體培養基倒置放入恒溫培養箱中培養，然后使用顯微鏡觀察培養基中的微生物，根據形態學特征挑選耐堿巴氏芽孢桿菌；
8、s14，將s13挑選出的所述耐堿巴氏芽孢桿菌放入所述液體培養基中擴大培養，然后內摻到普通3d混凝土打印砂漿中；
9、s15，重復s11-s14，直至s12中測得的od600值穩定，得到與混凝土環境高適應的馴化后的微生物；
10、s2：生物細骨料制備
11、s21，將s15得到的馴化后的微生物接種到所述液體培養基中擴大培養得到菌液，離心所述菌液，得到菌泥，將所述菌泥分散到去離子水中，獲得菌體懸浮液；
12、s22，取硅藻土、大豆蛋白胨、酪蛋白胨，置于水泥砂漿攪拌機中攪拌混合均勻，然后加入s21中得到的所述菌體懸浮液作為粘結劑，利用造粒機制作負載微生物的所述生物細骨料；
13、s3：內含微生物的3d混凝土打印砂漿制備
14、取水泥、細骨料、減水劑、增稠劑、乳酸鈣、尿素、水拌和配制所述3d混凝土打印砂漿，其中所述細骨料包括s22中制得的所述生物細骨料和普通細骨料；
15、s4：混凝土結構打印及養護
16、將s3得到的所述3d混凝土打印砂漿倒入打印機中，調試機器，保證機器正常工作，隨后開始打印，打印完成后進行養護，得到3d打印混凝土試樣。
17、s5：混凝土各向異性及碳酸鈣含量測試
18、試樣養護完成后，測試試樣各個方向的單軸抗壓強度，并根據式(1)評價試樣的各向異性；
19、
20、σx：平行x方向加載時，試樣的單軸抗壓強度；
21、σy：平行y方向加載時，試樣的單軸抗壓強度；
22、σz：平行z方向加載時，試樣的單軸抗壓強度；
23、取適量養護后的3d打印混凝土試樣，用星球研磨機粉碎，進行xrd衍射分析；將樣品得到的衍射圖譜與碳酸鈣標準圖譜進行匹配，當樣品衍射峰與碳酸鈣標準圖譜衍射峰匹配時，證明生成碳酸鈣；識別出碳酸鈣衍射峰后，根據衍射峰的峰強度，根據式(2)可大致分析樣品中碳酸鈣含量q：
24、
25、im(θ)：目標礦物衍射峰強度函數；
26、ii：樣品中某種礦物衍射峰強度函數。
27、在以上技術方案中，s22中，硅藻土、大豆蛋白胨、酪蛋白胨、s21中得到的所述菌體懸浮液的質量比為：200g：(15-20)g：(3-5)g：(27-44)g。
28、在以上技術方案中，s3中，水泥：細骨料：減水劑：增稠劑：乳酸鈣：尿素：水的質量比為1：1：(0.01-0.07)：(0.005-0.01)：(0.05-0.15)：(0.01-0.05)：0.35。
29、在以上技術方案中，s3中，s22中制得的所述生物細骨料和普通細骨料的質量比為1：(3-5)。
30、在以上技術方案中，s22中制得的所述生物細骨料在常溫下風干表面水分后再進行所述砂漿的配制。
31、在以上技術方案中，s3中，配制所述砂漿時，將所述水等量替換為s21中得到的所述菌體懸浮液。
32、本專利技術的有益效果在于：本專利技術提供了一種基于微生物誘導鈣化的3d打印混凝土強度提升方法，該方法通過對菌種進行馴化以及制備負載微生物的活性細骨料，提高微生物生存環境與3d打印混凝土內部環堿性，缺氧環境的相適性，將微生物負載到細骨料中，能較好地保持微生物活性，有效發揮微生物誘導鈣化對3d打印混凝土強度的增強效應。
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1.一種基于微生物誘導鈣化的3D打印混凝土強度提升方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述方法，其特征在于：S22中，硅藻土、大豆蛋白胨、酪蛋白胨、S21中得到的所述菌體懸浮液的質量比為：200g：(15-20)g：(3-5)g：(27-44)g。
3.根據權利要求1所述方法，其特征在于：S3中，水泥：細骨料：減水劑：增稠劑：乳酸鈣：尿素：水的質量比為1：1：(0.01-0.07)：(0.005-0.01)：(0.05-0.15)：(0.01-0.05)：0.35。
4.根據權利要求1所述方法，其特征在于：S3中，S22中制得的所述生物細骨料和普通細骨料的質量比為1：(3-5)。
5.根據權利要求1所述方法，其特征在于：S22中制得的所述生物細骨料在常溫下風干表面水分后再進行所述砂漿的配制。
6.根據權利要求1所述方法，其特征在于：S3中，配制所述砂漿時，將所述水等量替換為S21中得到的所述菌體懸浮液。
【技術特征摘要】
1.一種基于微生物誘導鈣化的3d打印混凝土強度提升方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述方法，其特征在于：s22中，硅藻土、大豆蛋白胨、酪蛋白胨、s21中得到的所述菌體懸浮液的質量比為：200g：(15-20)g：(3-5)g：(27-44)g。
3.根據權利要求1所述方法，其特征在于：s3中，水泥：細骨料：減水劑：增稠劑：乳酸鈣：尿素：水的質量比為1：1：(0.01-0.07)：(0.005-0.0...
【專利技術屬性】
技術研發人員：江權，趙賀蕊，夏勇，侯東奇，鄭虹，劉健，李龍，
申請(專利權)人：中國科學院武漢巖土力學研究所，
類型：發明
國別省市：
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