本发明涉及建筑材料，具体为一种利用好氧嗜碱混菌矿化沉积技术对再生骨料进行改性处理的方法。
背景技术：
随着我国城镇化的不断推进，大量的既有混凝土建筑被拆除。废弃混凝土随意堆放或简单掩埋对环境造成的负面影响越来越来严重。与此同时，混凝土生产需要大量的砂石骨料，而随着对天然砂石的不断开采，天然的骨料资源也趋于枯竭，因此，如何对废弃混凝土的回收再利用是亟待解决的问题。目前，对废弃混凝土的回收再利用主要是将再生石子作为再生混凝土的粗骨料，然而研究表明，将再生粗骨料替代天然石子制备的再生混凝土脆性较大，其力学性能随着再生粗骨料取代率的增大出现明显递减趋势。出现上述趋势的主要原因是再生骨料在破碎产生过程中存在一定的缺陷，破碎损伤积累使得再生骨料内部和表面产生大量的微裂缝，并且再生骨料表面不同程度地包裹着水泥浆，从而不仅提高了再生骨料的孔隙率和吸水率，而且降低了再生骨料与水泥砂浆的界面粘结力。
目前，再生骨料的改性处理主要存在两种方法：一种通过机械研磨、热研磨、浸酸等去除砂浆层，这种方法会引起再生骨料自身上的微裂缝进一步发展，加大对再生骨料的损伤；另一种采用增强再生骨料上粘结的砂浆，譬如通过使用硅酸钠对再生骨料进行处理，但这种处理方式会大大增加碱硅反应发生的概率，此外，还可以通过将再生骨料浸渍聚合物中，在再生骨料的表面上形成防水涂层，但聚合物与混凝土的兼容性有待商榷。
因此，有必要研制一种新颖、高效的骨料改性方法，使再生骨料能够满足当前建筑领域对混凝土材料的特殊要求。
技术实现要素：
研究表明，基于好氧嗜碱微生物矿化沉积的裂缝自修复技术能够有效地修复再生骨料表面缺陷，显著降低再生骨料的吸水率。在具有充足钙源、氧气和水的环境中，该类微生物能够通过自身新陈代谢矿化沉积出大量碳酸钙沉淀，碳酸钙与水泥基材料有良好的兼容性。此外，在裂缝修复剂选取中，与纯菌相比，混菌具有生存环境适应更强、能够承担更多的复杂任务等优点。所以，基于好氧嗜碱混菌矿化沉积的裂缝修复技术在再生骨料改性处理中具有很大的研究价值和应用潜力。本发明的目的是提供一种高效、绿色、环保的再生骨料改性处理方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种基于好氧嗜碱混菌矿化沉积的再生骨料改性方法，需要下列重量份数的原料：再生骨料3~5份，好氧嗜碱混菌溶液0.6~1.3份，乳酸钙0.40~0.64份，酵母粉0.40~0.64份，水20~32份。其中，再生骨料的等级为ⅰ~ⅱ级，粒径为5~30mm。
具体步骤如下：
ⅰ、好氧嗜碱混菌的筛选方法：
a、选取污水处理厂活性污泥与花园泥为分离接种源；其中花园泥指公园中的泥土即可；向活性污泥和花园泥混合后，加入蒸馏水配制成污泥混合液；
b、制备微量元素溶液（使用时稀释100倍），每升各组成成分含量为：维生素h0.2g、叶酸（维生素b9）0.2g、维生素b61g、维生素b20.5g、维生素b10.5g、烟酸（维生素b3）0.5g、维生素b50.5g、维生素b120.01g、对氨基苯甲酸0.5g、硫辛酸0.5g。
c、制备好氧嗜碱型选择培养液，每升各组成成分含量为：蒸馏水1l，乳酸钠0.8428g、氯化铵0.0191g、微量元素10ml；
d、按1:10的比例，在300ml锥形瓶中加入10ml污泥混合液和100ml好氧嗜碱型选择培养液；
e、用na3po3调ph至11，并以无菌棉纱覆盖瓶口，在33℃恒温培养箱中振荡培养2d；
f、在33℃恒温培养箱中振荡培养2d后，取上层菌液在相同操作下进行连续传代富集，每隔一个周期（2d）以10%的接种量转接到相同选择培养基中，连续转接10次；
g、将最后一次培养的菌液，通过蒸馏水进行稀释，使菌液浓度至(4.0~6.0)×106个/ml。
ⅱ、再生骨料改性过程，由骨料菌体吸附和修复养护两个环节组成，具体如下：
（1）、再生骨料菌体吸附
a、将待吸附的再生骨料放入真空锅中进行密封，关闭进气口，打开吸气口；
b、开启真空泵，将锅内的气压吸至-0.06mpa；
c、通过入气口阀门，将菌液吸入真空锅中，期间保持锅内压力为-0.06mpa不变，待菌液吸附完毕，关闭所有阀门，使其保持10~15min；
d、将吸附菌液完毕的再生骨料在28℃下进行干燥处理。
（2）、再生骨料修复养护
a、将乳酸钙和酵母粉加入水中，搅拌2~3min，制备营养液；好氧嗜碱混菌所需钙源为乳酸钙，营养物质为酵母粉；
b、将拌合后的乳酸钙和酵母粉混合溶液添加到喷枪的料桶中，调节空压机的气压，压力设定为0.1~0.2mpa，喷速为2l/min，在常温下，对骨料表面的一侧进行喷淋，喷淋时间为30s；
c、翻转骨料，对骨料的另一侧进行喷淋，喷淋时间为30s；
d、将喷淋后的骨料放在室内进行养护，每间隔12h，对骨料喷淋一次，如此反复喷淋持续6~8d。
本发明所述的基于好氧嗜碱混菌矿化沉积的再生骨料改性方法具有如下特点：
第一、与其他再生骨料改性处理方法相比，本发明所采用的再生骨料改性方法具有可控性强、绿色环保、效果显著等优点，并且对再生骨料的物理力学性能无负面影响，能够明显提高再生骨料的表面密实度，减少其孔隙度和吸水率。
第二、与纯菌相比，本发明所采用的混菌不仅抗环境冲击能力强，而且混菌的菌落之间存在协同作用，即菌群间能够相互交换代谢物或传递分子信号，从而使得混菌能够承担更多的任务；此外，混菌由不同菌落组成，能够完成纯菌很难或不可能承担的任务，从而使得混菌能够承担更复杂的任务，增强碳酸钙沉积的稳定性。
第三、在具有充足钙源、氧气和水的环境中，使用的具有矿化沉积能力的好氧嗜碱混菌能够通过自身新陈代谢矿化沉积出大量碳酸钙，碳酸钙不仅具有良好的耐久性和体积稳定性，而且与水泥基材料有良好的兼容性。
第四、本发明中所使用的好氧嗜碱混菌，在其新陈代谢过程中不会产生氨气等对人体有害的物质。
本发明所述的再生骨料改性方法，是一种高效绿色处理方法，能够有效地改善再生粗骨料的物理力学性能，从而提高再生混凝土的力学性能和耐久性。因此，该再生骨料改性方法对废弃混凝土的回收再利用具有较大的促进作用。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施例进行详细说明。
实施例1
一种基于好氧嗜碱混菌矿化沉积的再生骨料改性方法，需要下列重量份数的原料：粒径为5-20mm的再生骨料3份，好氧嗜碱混菌溶液0.6份，乳酸钙0.48份，酵母粉0.48份，水24份。（每份为1kg）
ⅰ、好氧嗜碱混菌筛选：
a、选取污水处理厂活性污泥与花园泥为分离接种源；
b、制备微量元素溶液（使用时稀释100倍），每升各组成成分含量为：维生素h0.2g、叶酸（维生素b9）0.2g、维生素b61g、维生素b20.5g、维生素b10.5g、烟酸（维生素b3）0.5g、维生素b50.5g、维生素b120.01g、对氨基苯甲酸0.5g、硫辛酸0.5g。
c、制备好氧嗜碱型选择培养液，每升各组成成分含量为：蒸馏水1l，乳酸钠0.8428g、氯化铵0.0191g、微量元素10ml；
d、按1:10的比例，在300ml锥形瓶中加入10ml污泥混合液和100ml好氧嗜碱型选择培养液；
e、用na3po3调ph至11，并以无菌棉纱覆盖瓶口，在33℃恒温培养箱中振荡培养2d；
f、在33℃恒温培养箱中振荡培养2d后，后取上层菌液在相同操作下进行连续传代富集，每隔一个周期（2d）以10%的接种量转接到相同选择培养基中，连续转接10次左右。
g、将最后一次培养的菌液，通过蒸馏水进行稀释，使菌液浓度至4.0×106个/ml。
ⅱ、再生骨料改性过程：
（1）、再生骨料菌体吸附
a、将待吸附的再生骨料放入真空锅中进行密封，关闭进气口，打开吸气口；
b、开启真空泵，将锅内的气压吸至-0.06mpa；
c、通过入气口阀门，将菌液吸入真空锅中，期间保持锅内压力为-0.06mpa不变，待菌液吸附完毕，关闭所有阀门，使其保持10~15min；
d、将吸附菌液完毕的再生骨料在28℃下进行干燥处理。
（2）、再生骨料修复养护
a、将乳酸钙和酵母粉加入水中，搅拌2~3min，制备营养液；乳酸钙和酵母粉的浓度均为20g/l；
b、将拌合后的乳酸钙和酵母粉混合溶液添加到喷枪的料桶中，调节空压机的气压（压力设定为0.1~0.2mpa），喷速为2l/min，在常温下，对骨料表面的一侧进行喷淋，喷淋时间为30s；
c、翻转骨料，对骨料的另一侧进行喷淋，喷淋时间为30s；
d、将喷淋后的骨料放在室内进行养护，每间隔12h，对骨料喷淋一次，如此反复喷淋持续6d。
改性前后再生骨料的压碎指标、吸水率和表观密度测试结果对比如表1所示，测试结果表明本发明的改性方法有效地改善了再生骨料的物理力学性能。
表1再生骨料改性物理力学性能指标比较
实施例2
一种基于好氧嗜碱混菌矿化沉积的再生骨料改性方法，需要下列重量份数的原料：粒径为10-25mm的再生骨料4份，好氧嗜碱混菌溶液0.8份，乳酸钙0.56份，酵母粉0.56份，水28份。（每份为1kg）
ⅰ、好氧嗜碱混菌筛选方法同实例1，将最后一次培养的菌液，通过蒸馏水进行稀释，使菌液浓度至5.0×106个/ml。
ⅱ、再生骨料改性过程：
（1）、再生骨料菌体吸附
再生骨料吸附方法同实例1。
（2）、再生骨料修复养护
a、将乳酸钙和酵母粉加入水中，搅拌2~3min，制备营养液；乳酸钙和酵母粉的浓度均为20g/l；
b、将拌合后的乳酸钙和酵母粉混合溶液添加到喷枪的料桶中，调节空压机的气压（压力设定为0.1~0.2mpa），喷速为2l/min，在常温下，对骨料表面的一侧进行喷淋，喷淋时间为30s；
c、翻转骨料，对骨料的另一侧进行喷淋，喷淋时间为30s；
d、将喷淋后的骨料放在室内进行养护，每间隔12h，对骨料喷淋一次，如此反复喷淋持续7d。
实施例3
一种基于好氧嗜碱混菌矿化沉积的再生骨料改性方法，需要下列重量份数的原料：粒径为10-30mm的再生骨料5份，好氧嗜碱混菌溶液1.0份，乳酸钙0.64份，酵母粉0.64份，水32份。（每份为1kg）
ⅰ、好氧嗜碱混菌筛选方法同实例1，将最后一次培养的菌液，通过蒸馏水进行稀释，使菌液浓度至6.0×106个/ml。
ⅱ、再生骨料改性过程：
（1）、再生骨料菌体吸附
再生骨料吸附方法同实例1。
（2）、再生骨料修复养护
a、将乳酸钙和酵母粉加入水中，搅拌2~3min，制备营养液；乳酸钙和酵母粉的浓度均为20g/l；
b、将拌合后的乳酸钙和酵母粉混合溶液添加到喷枪的料桶中，调节空压机的气压（压力设定为0.1~0.2mpa）,喷速为2l/min，在常温下，对骨料表面的一侧进行喷淋，喷淋时间为30s；
c、翻转骨料，对骨料的另一侧进行喷淋，喷淋时间为30s；
d、将喷淋后的骨料放在室内进行养护，每间隔12h，对骨料喷淋一次，如此反复喷淋持续8d。
总之，本发明通过一种菌体筛选方法筛选出一组具有好氧嗜碱特性、对生存环境适应强的混菌。在具有充足钙源、氧气和水的环境中，混菌能够通过自身的新陈代谢矿化沉积出大量碳酸钙沉淀。本发明方法利用混菌优异的矿化沉积能力，对再生骨料表面裂缝、孔洞等缺陷进行修复。在再生骨料改性过程中，首先筛选所需混菌，对菌体进行培养；然后采用真空吸附法，将菌液吸附至再生粗骨料表面；最后将乳酸钙溶液以喷淋方式对再生骨料进行养护，从而对再生粗骨料表面缺陷进行修复。本发明所述的再生骨料改性方法作为一种高效绿色处理方法，能够有效地改善再生粗骨料的物理力学性能，具有很大的研究价值和应用潜力。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖权利要求保护范围中。