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一种芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法

阅读:88发布:2021-02-23

IPRDB可以提供一种芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本发明提供了一种芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法,包括如下步骤:1)将芽孢杆菌B6与矿化培养液混合,得到混合培养液;所述矿化培养液包括10~45g/L的3-环己氨基-1-丙磺酸、3~15g/L的乳酸钠和3~10g/L的氢氧化钙;所述芽孢杆菌B6的保藏编号为CGMCC NO.13360;2)将再生骨料在所述步骤1)得到的混合培养液中浸泡,得到强化再生骨料。采用本发明的芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法制备得到的强化再生骨料,吸水率为3.9~6.8%,与微生物处理前相比,吸水率降低了20.93~35%,压碎指标值降低,由强化再生骨料制备再生砂浆后,再生砂浆的抗压强度增加19.7~29.5%。,下面是一种芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法专利的具体信息内容。

1.一种芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法,包括如下步骤:

1)将芽孢杆菌B6与矿化培养液混合,得到混合培养液;所述矿化培养液包括10~45g/L的3-环己氨基-1-丙磺酸、3~15g/L的乳酸钠和3~10g/L的氢氧化钙;所述芽孢杆菌B6的保藏编号为CGMCC NO.13360;

2)将再生骨料在所述步骤1)得到的混合培养液中浸泡,得到强化再生骨料。

2.根据权利要求1所述芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法,其特征在于,所述矿化培养液的pH值为10.1~10.9。

3.根据权利要求1所述芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法,其特征在于,所述步骤1)得到的混合培养液中芽孢杆菌B6的菌数为1×107~109cfu/L。

4.根据权利要求1所述芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法,其特征在于,步骤1)中所述芽孢杆菌B6由微生物培养基培养得到,所述微生物培养基包括牛肉膏培养基和3-环己氨基-

1-丙磺酸缓冲液,所述牛肉膏培养基包括2.5~4.5g/L的牛肉膏和8~15g/L的蛋白胨,所述

3-环己氨基-1-丙磺酸缓冲液包括120~170g/L的3-环己氨基-1-丙磺酸。

5.根据权利要求4所述芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法,所述牛肉膏培养基与3-环己氨基-1-丙磺酸缓冲液的体积比为(70~95):(10~20)。

6.根据权利要求4所述芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法,其特征在于,所述3-环己氨基-1-丙磺酸缓冲液的pH值为9.5~10。

7.根据权利要求4~6任意一项所述芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法,其特征在于,所述芽孢杆菌B6在微生物培养基中培养后还包括离心和洗涤的步骤:离心培养后的微生物培养基得到菌体沉淀,用所述矿化培养液洗涤所述菌体沉淀。

8.根据权利要求4所述芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法,其特征在于,所述培养在振荡条件下进行,培养的温度为25~35℃,培养的时间为10~48h。

9.根据权利要求1~6任意一项所述芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法,其特征在于,所述步骤2)中的再生骨料的质量与混合培养液的体积比为(0.5~1.5)g:(15~25)ml。

10.根据权利要求1所述芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法,其特征在于,所述步骤2)浸泡的时间为15~30天。

说明书全文

一种芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法

技术领域

[0001] 本发明属于混凝土技术领域,尤其涉及到一种芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法。

背景技术

[0002] 随着世界范围内城市化进程加快,建筑业进入高速发展阶段。大量旧建筑物被拆除,产生了大量的建筑垃圾,其中废弃混凝土所占份额最大。资料表明,全世界从1991~2000年的10年间,废弃混凝土(包括从钢筋混凝土工厂不合格的产品)总量超过10亿吨。我国按每年拆除建筑垃圾4000万吨计算,其中34%是混凝土块,则由此产生的废弃混凝土就有1360万吨,且随着经济建设步伐的加快,呈现增加的趋势。如此巨量的废弃混凝土除处理费用惊人外,还需要占用大量的空地存放,污染环境,浪费耕地,成为城市的一大公害。
[0003] 废弃混凝土不仅是优质的混凝土集料,用废弃混凝土块作集料具有很多优势,如建筑物解体后,优质破碎筛分后的混凝土块和粉砂可以作为混凝土的再生,因此利用废弃建筑物垃圾生产再生骨料以及配制再生混凝土是今后建筑业的重要发展方向。废弃混凝土最有价值的处理方法就是把它当作可再生资源重新利用生产再生骨料,变废为宝。
[0004] 再生骨料应用具有很好的经济效益、社会效益、环保效益以及很好的市场应用前景。现有技术中,或使用球磨机活化再生骨料,使得再生骨料的质量大大提高,可用于生产钢筋混凝土构件;或采用5%浓度的冰醋酸和3%浓度的盐酸溶液对再生骨料处理;或采用水泥和微细矿物粉浆液(如粉煤灰、硅粉等、硅质防水剂或硫铝酸钙类膨胀剂)对再生骨料浸泡、干燥等处理。但由于再生骨料在破碎或处理期间产生孔隙、裂缝等,致使再生骨料吸水率较大,导致再生混凝土性能下降,制约了再生骨料生产再生混凝土领域的发展。

发明内容

[0005] 有鉴于此,本发明的目的在于针对现有技术的不足,而提供一种芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法,降低再生骨料的吸水率,提高混凝土的性能。
[0006] 为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
[0007] 本发明提供了一种芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法,包括如下步骤:
[0008] 1)将芽孢杆菌B6与矿化培养液混合,得到混合培养液;所述矿化培养液包括10~45g/L的3-环己氨基-1-丙磺酸、3~15g/L的乳酸钠和3~10g/L的氢氧化钙;所述芽孢杆菌B6的保藏编号为CGMCCNO.13360;
[0009] 2)将再生骨料在所述步骤1)得到的混合培养液中浸泡,得到强化再生骨料。
[0010] 优选的,所述矿化培养液的pH值为10.1~10.9。
[0011] 优选的,所述步骤1)得到的混合培养液中芽孢杆菌B6的菌数为1×107~109cfu/L。
[0012] 其中,优选的,步骤1)中所述芽孢杆菌B6由微生物培养基培养得到,所述微生物培养基包括牛肉膏培养基和3-环己氨基-1-丙磺酸缓冲液,所述牛肉膏培养基包括2.5~4.5g/L的牛肉膏和8~15g/L的蛋白胨,所述3-环己氨基-1-丙磺酸缓冲液包括120~170g/L的3-环己氨基-1-丙磺酸。
[0013] 进一步优选的,所述牛肉膏培养基与3-环己氨基-1-丙磺酸缓冲液的体积比为(70~95):(10~20)。
[0014] 进一步优选的,所述3-环己氨基-1-丙磺酸缓冲液的pH值为9.5~10。
[0015] 更优选的,所述芽孢杆菌B6在微生物培养基中培养后还包括离心和洗涤的步骤:离心培养后的微生物培养基得到菌体沉淀,用所述矿化培养液洗涤所述菌体沉淀。
[0016] 进一步优选的,所述培养在振荡条件下进行,培养的温度为25~35℃,培养的时间为10~48h。
[0017] 优选的,所述步骤2)中的再生骨料的质量与混合培养液的体积比为(0.5~1.5)g:(15~25)ml。
[0018] 优选的,所述步骤2)浸泡的时间为15~30天。
[0019] 本发明提供了一种芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法,包括如下步骤:1)将芽孢杆菌B6与矿化培养液混合,得到混合培养液;2)将再生骨料在所述步骤1)得到的混合培养液中浸泡,得到强化再生骨料。再生骨料在混合培养液中浸泡时,微生物会通过代谢将培养液中的钙离子Ca2+转化为碳酸钙CaCO3沉积在再生骨料表面孔隙中,从而堵塞再生骨料表面孔隙,降低再生骨料的吸水率。采用本发明的芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法制备得到的强化再生骨料,吸水率为3.9~6.8%,与微生物处理前相比,吸水率降低了20.93~35%,压碎指标值降低,由强化再生骨料制备再生砂浆后,再生砂浆的抗压强度增加19.7~29.5%。
[0020] 生物保藏说明:
[0021] 芽孢杆菌(Bacillus sp.)B6,于2016年11月30日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所,生物保藏编号为CGMCC No.13360。

具体实施方式

[0022] 本发明提供了一种芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法,包括如下步骤:
[0023] 1)将芽孢杆菌B6与矿化培养液混合,得到混合培养液;
[0024] 2)将再生骨料在所述步骤1)得到的混合培养液中浸泡,得到强化再生骨料。
[0025] 在本发明中,所述芽孢杆菌B6菌种的拉丁名为Bacillus sp.B6,在中国普通微生物菌种保藏管理中心保藏,保藏编号为CGMCC NO.13360。
[0026] 在本发明中,所述芽孢杆菌B6优选经微生物培养基培养得到。所述微生物培养基优选包括牛肉膏培养基和3-环己氨基-1-丙磺酸(CAPS)缓冲液。牛肉膏培养基为菌种的活化和生长繁殖提供营养成分,CAPS缓冲液用以维持微生物培养基的pH稳定。
[0027] 在本发明中,以水为溶剂,所述牛肉膏培养基优选包括2.5~4.5g/L的牛肉膏和8~15g/L的蛋白胨,更优选为3.0~4.0g/L的牛肉膏和10~13g/L的蛋白胨,最优选为3.53g/L的牛肉膏和11.76g/L的蛋白胨。
[0028] 在本发明中,所述牛肉膏培养基优选灭菌后使用;所述灭菌优选为高温灭菌,所述灭菌的温度优选为121℃,所述灭菌的时间优选为15min。本发明对所述灭菌的设备没有特殊要求,采用本领域技术人员常规灭菌设备即可,如高压蒸汽灭菌锅。
[0029] 在本发明中,以水为溶剂,所述3-环己氨基-1-丙磺酸缓冲液优选包括120~170g/L的3-环己氨基-1-丙磺酸,更优选为140~160g/L,最优选为147.5g/L。
[0030] 在本发明中,所述3-环己氨基-1-丙磺酸缓冲液的pH值优选为9.5~10。本发明对3-环己氨基-1-丙磺酸缓冲液调节pH值的方法没有特殊限定,采用本领域技术人员的常规做法即可。在本发明具体实施方式中,优选用NaOH调节3-环己氨基-1-丙磺酸缓冲液的pH值。所述NaOH优选为NaOH水溶液,所述NaOH水溶液的浓度优选为1~10mol/l,更优选为5~
7mol/l。本发明先调节3-环己氨基-1-丙磺酸缓冲液的pH再与牛肉膏培养基混合,其目的是避免氢氧化钠溶液的强碱性破坏牛肉膏培养基中的营养成分。
[0031] 在本发明中,所述3-环己氨基-1-丙磺酸缓冲液优选灭菌后使用;所述灭菌优选为高温灭菌,所述灭菌的温度优选为121℃,所述灭菌的时间优选为15min。本发明对所述灭菌的设备没有特殊要求,采用本领域技术人员常规灭菌设备即可,如高压蒸汽灭菌锅。
[0032] 本发明中,所述牛肉膏培养基与3-环己氨基-1-丙磺酸缓冲液的体积比优选为(70~95):(10~20),更优选为(80~90):(12~18),最优选为85:15。本发明将牛肉膏培养基和3-环己氨基-1-丙磺酸缓冲液在无菌条件下按照上述体积比混合,得到微生物培养基。
[0033] 本发明将芽孢杆菌B6接种于微生物培养基中进行培养。本发明对所述芽孢杆菌B6的接种量没有特殊要求,具体为用接种环按照本技术领域常规的操作挑取少许菌落接种于微生物培养基中。
[0034] 在本发明中,所述培养优选在振荡条件下进行,所述振荡的频率优选为120~180rpm,更优选为130~160rpm,最优选为150rpm。在本发明中,所述培养的温度优选为25~
35℃,更优选为28~32℃,最优选为29~31℃。在本发明中,所述培养的时间优选为8~48h,更优选为10~24h,最优选为12~20h。本发明对所述振荡培养的仪器没有特殊限定,采用本领域技术人员常规选用的设备即可,如恒温摇床。
[0035] 在本发明中,所述芽孢杆菌B6经微生物培养基培养后,离心培养后的微生物培养基得到菌体沉淀。在本发明中,所述离心的转速优选为5000~7000rpm,更优选为6000rpm;所述离心的时间为8~12min,更优选为10min。离心后,用所述矿化培养液洗涤所述菌体沉淀2~3次。本发明使用矿化培养液洗涤菌体沉淀的目的是进一步去除微生物培养基中的牛肉膏和蛋白胨成分,从而避免后续矿化培养过程中,牛肉膏、蛋白胨等成分附着在再生骨料表面,影响微生物对再生骨料的强化。
[0036] 本发明将芽孢杆菌B6与矿化培养液混合,得到混合培养液。在本发明中,以水为溶剂,所述矿化培养液优选包括10~45g/L的3-环己氨基-1-丙磺酸、3~15g/L的乳酸钠和3~10g/L的氢氧化钙,更优选为15~35g/L的3-环己氨基-1-丙磺酸、5~10ml/L的乳酸钠和4~
8g/L的氢氧化钙,最优选为22.13g/L的3-环己氨基-1-丙磺酸、7.5ml/L的乳酸钠和6.67g/L的氢氧化钙。在本发明中,所述乳酸钠为细菌生长提供所需的碳源,为形成碳酸钙提供碳源;所述氢氧化钙以悬浊液的形式存在,为形成碳酸钙提供钙源;所述3-环己氨基-1-丙磺酸作为缓冲成份,维持所述矿化培养液的pH值稳定。在本发明中,细菌以乳酸钠为营养,通过有氧呼吸作用或其他代谢将乳酸钠转化为二氧化碳/碳酸根释放到胞外,与钙离子结合生成碳酸钙。
[0037] 在本发明中,所述矿化培养液优选采用两步法进行配制。先配制乳酸钠和氢氧化钙的混合溶液(A液),再将所述A液与3-环己氨基-1-丙磺酸的水溶液(B液)进行混合,得到矿化培养液。本发明在配制过程中,需要单独调节A液和B液的pH值。本发明对A液和B液pH值的调节方法没有特殊限定,采用本领域技术人员的常规操作即可。本发明所述A液的pH值优选为10.1~10.9,更优选为10.4~10.6。在本发明中,优选用醋酸调节A液的pH值。若采用醋酸溶液调节,所述醋酸溶液中醋酸的质量浓度优选为10~100%,更优选为50~99%,最优选为80~95%。本发明所述B液的pH值优选为10.1~10.9,更优选为10.4~10.6。本发明中,优选用NaOH调节B液的pH值。若采用NaOH溶液调节,所述NaOH溶液的浓度优选为1~10mol/l,更优选为5~7mol/l。将A液和B液混合后,得到矿化培养液。本发明所述矿化培养液的pH值优选为10.1~10.9,更优选为10.4~10.6。
[0038] 在本发明中,将将芽孢杆菌B6与矿化培养液混合,得到混合培养液。混合后得到的7 9 8
混合培养液中,芽孢杆菌B6的菌数优选为1×10~10cfu/L,更优选为1×10cfu/L。
[0039] 得到混合培养液后,本发明将再生骨料置于所述混合培养液中浸泡,得到强化再生骨料。在本发明中,所述再生骨料的粒度优选为0.10~25mm。在本发明实施例中,再生骨料的粒度为0.15~4.75mm或5~10mm或10~20mm。
[0040] 本发明对所述再生骨料的来源没有特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的技术方案由废弃混凝土制备得到。具体的,在本发明的实施例中,所述再生骨料的制备方法优选包括以下步骤:
[0041] 将废弃混凝土破碎,取出破碎后的混凝土中的钢筋,得到无钢筋混凝土;将所述无钢筋混凝土再次破碎,得到0.10~25mm的再生骨料。
[0042] 在本发明中,所述无钢筋混凝土破碎的程度为5~20mm或小于4.75mm;所述废弃混凝土破碎的方式优选为利用破碎锤将钢筋破碎出来,或人工破碎后取出钢筋,得到无钢筋混凝土。本发明对无钢筋混凝土再次破碎的方式没有特殊限定,采用本领域中的常规方法即可。
[0043] 在本发明中,所述再生骨料的质量与混合培养液的体积比优选为(0.5~1.5)g:(15~25)ml,更优选为(0.8~1.2)g:(18~22)ml,最优选为1g:20ml。
[0044] 在本发明中,所述浸泡的时间优选为15~30天,更优选为18~25天,最优选为20天。在本发明中,再生骨料在混合培养液中浸泡时,微生物会通过代谢将培养液中的钙离子Ca2+转化为碳酸钙CaCO3沉积在再生骨料表面孔隙中,从而堵塞再生骨料表面孔隙,降低再生骨料的吸水率。在本发明中,所述矿化培养液在浸泡过程中的作用为提供钙源(钙离子)和微生物适宜的生存环境和较高的矿化活性。
[0045] 所述浸泡后,本发明优选将所述浸泡后的再生骨料干燥,得到强化再生骨料。本发明对所述干燥的方法没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的骨料干燥的技术方案即可;在本发明的实施例中,具体可以采用鼓风干燥箱进行干燥或自然晾干;当所述干燥优选为鼓风干燥时,所述干燥优选具体为:在25~35℃条件下干燥至恒重。
[0046] 在本发明中,按照标准GB/T25176-2010《混凝土和砂浆用再生骨料》测试微生物处理前后强化再生骨料的吸水率变化。
[0047] 下面结合实施例对本发明提供的一种芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
[0048] 实施例1
[0049] 再生骨料的制备:用破碎锤将废弃混凝土进行初步破碎,将钢筋破碎出来,难取出的钢筋由人工破碎后取出,得到初步破碎的无钢筋混凝土,再用颚式破碎机进行破碎,筛分出5~10mm的骨料。
[0050] 矿化培养液的制备:称取氢氧化钙6.67g,乳酸钠6g,量取去离子水830mL,充分混匀后,用90%醋酸溶液调节pH值至10.5,定容至850mL,得到A液;称取3-环己氨基-1-丙磺酸22.3g,量取去离子水130mL,充分混匀后用6mol/L氢氧化钠调节pH值至10.5,定容至150mL,得到B液;将A液与B液混合均匀,即为矿化培养液。
[0051] 微生物培养基的制备:称取牛肉膏3g、蛋白胨10g,量取去离子水850mL,配制成牛肉膏培养基,121℃灭菌15min,冷却至室温;称取3-环己氨基-1-丙磺酸22.3g,量取去离子水130mL,充分混匀后用6mol/L氢氧化钠调节pH值至10,定容至150mL,配制3-环己氨基-1-丙磺酸缓冲液,121℃灭菌15min,冷却至室温;将冷却至室温的牛肉膏培养基和3-环己氨基-1-丙磺酸缓冲液混合,得到微生物培养基。
[0052] 将芽孢杆菌B6接种于微生物培养基中,在30℃条件下振荡培养24h,振荡的频率为150rpm,培养结束后离心,并用矿化培养液洗涤固体沉淀3次,得到菌体沉淀。将菌体沉淀加
8
入到矿化培养液中,得到混合培养液,使混合培养液中的菌数为1×10cfu/L;称取再生骨料加入到混合培养液中,再生骨料与混合培养液的质量体积比为1g:20ml,在常温条件下浸泡20天,得到强化再生骨料。按照标准GB/T25176-2010《混凝土和砂浆用再生骨料》测试微生物处理前后强化再生骨料的吸水率等性能,结果见表1:
[0053] 表1本发明实施例中强化再生骨料处理前后性能对比
[0054]项目 骨料粒径mm 吸水率/% 表观密度/(kg/m3) 压碎指标/%
处理前 5~10 8.6 2520 19.36
处理后 5~10 6.8 2537 15.38
[0055] 由表1可以得出,强化再生骨料经微生物处理后的吸水率为6.8%,处理前的吸水率为8.6%,与微生物处理前相比,吸水率降低了20.93%。
[0056] 实施例2
[0057] 再生骨料的制备:用破碎锤将废弃混凝土进行初步破碎,利用破碎锤将钢筋破碎出来,难取出的钢筋由人工破碎后取出,得到初步破碎的废弃混凝土,再用颚式破碎机进行破碎,筛分出小于10mm的骨料,再利用复合破碎机进行二级破碎,筛分出小于4.75mm的骨料,最后制备出0.15~4.75mm的骨料。
[0058] 矿化培养液的制备:称取氢氧化钙6.67g,乳酸钠6g,量取去离子水830mL,充分混匀后,用90%醋酸溶液调节pH值至10.5,定容至850mL,得到A液;称取3-环己氨基-1-丙磺酸22.3g,量取去离子水130mL,充分混匀后用6mol/L氢氧化钠调节pH值至10.5,定容至150mL,得到B液;将A液与B液混合均匀,即为矿化培养液。
[0059] 微生物培养基的制备:称取牛肉膏3g、蛋白胨10g,量取去离子水850mL,配制成牛肉膏培养基,121℃灭菌15min,冷却至室温;称取3-环己氨基-1-丙磺酸22.3g,量取去离子水130mL,充分混匀后用6mol/L氢氧化钠调节pH值至9.5,定容至150mL,配制3-环己氨基-1-丙磺酸缓冲液,121℃灭菌15min,冷却至室温;将冷却至室温的牛肉膏培养基和3-环己氨基-1-丙磺酸缓冲液混合,得到微生物培养基。
[0060] 将芽孢杆菌B6接种于微生物培养基中,在30℃条件下振荡培养24h,振荡的频率为150rpm,培养结束后离心,并用矿化培养液洗涤固体沉淀3次,得到菌体沉淀,将菌体沉淀加
8
入到矿化培养液中,得到混合培养液,使混合培养液中的菌数为1×10cfu/L;称取再生骨料加入到混合培养液中,再生骨料的质量与混合培养液的体积比为1g:20ml,在常温条件下浸泡20天,得到强化再生骨料。按照标准GB/T25176-2010《混凝土和砂浆用再生骨料》测试微生物处理前后强化再生骨料的吸水率等性能,结果见下表:
[0061] 表2本发明实施例2中强化再生骨料的粒度
[0062]
[0063] 表3本发明实施例2中强化再生骨料经微生物处理前后的性能
[0064]
[0065] 由表3可以得出,经微生物处理后的强化再生骨料的吸水率为3.9%,处理前的吸水率为6.0%,与微生物处理前相比,吸水率降低了35%。
[0066] 实施例3
[0067] 用实施例2得到的强化再生骨料作为再生砂制备再生砂浆。处理1为水灰比0.35,处理2为水灰比0.5,配比见表4。考察微生物处理前后的再生砂浆抗压强度,结果见表5。
[0068] 表4砂浆配合比
[0069]
[0070] 表5再生砂浆抗压强度/MPa
[0071]
[0072] 由表5可以得出,经微生物处理后,再生砂浆的抗压强度增加了19.7~29.5%。
[0073] 由以上实施例可知,采用本发明的芽孢杆菌B6强化再生骨料的方法,得到的再生骨料的吸水率降低了20.93~35%,由再生骨料制备再生砂浆后,再生砂浆的抗压强度增加19.7~29.5%。
[0074] 以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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