一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法

本发明涉及泡沫土材料，尤其涉及一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法。

背景技术：

1、近年来，随着我国工程建设的加快，以及国家、地区对土石资源限采政策的实施，使得工程回填材料的供应日益紧张，进行节省材料的建筑材料轻质化研究，挖掘建筑材料新的时代价值更为迫切。目前，轻质建筑材料研发主要集中在水泥基材料领域，包括发泡混凝土和填充型轻质混凝土。发泡混凝土通过引入发泡剂发泡成型，其密度低、自重轻、抗震性能优良，但其抗压强度较低；填充型轻质混凝土通过掺入浮石、火山灰、陶粒等轻骨料制备，掺入的复合材料机械性能和耐久性较差。聚氨酯泡沫作为一种性能良好的结构材料和绝热材料，广泛用于家居、交通运输、建筑、体育、机械、航空、医疗等领域，聚氨酯泡沫使用范围及用量的增加，使得废旧泡沫的数量急剧增加，大规模焚烧填埋处理带来了新的环境问题。

2、近年来“无废城市”建设的提出，为社会生活垃圾的治理提出了新的要求。微生物矿化作为全球交通基础设施技术研究的前沿热点，拥有着传统水泥基材料所不具备的环境优势，用于矿化的细菌在土体中表现出良好的亲和性和适应性，成为取代水泥基等传统材料的新型胶结手段，在土体固化方面多有研究，但生物固化材料的强度依赖于周围环境的氧气含量，深层空间尤其内部形成的厌氧环境限制了微生物的生长代谢，从而制约了生物填料的强度发展。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有技术的上述缺陷，提供一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法。本发明的方法土料用量小、成本低、性能优良，且无二次污染。

2、本发明是这样实现的，一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，包括以下步骤：

3、（1）将回收聚氨酯泡沫清洗晾干，经泡沫粉碎制粒机粉碎，获得聚氨酯泡沫颗粒；

4、（2）将细骨料晾晒过筛，获得风干细骨料；

5、（3）将巴氏芽孢杆菌接种到液体培养基中，恒温震荡培养，用离心机离心浓缩，获得巴氏芽孢杆菌悬液；

6、（4）将粉煤灰加入风干细骨料中，加入巴氏芽孢杆菌悬液，搅拌均匀，加入聚氨酯泡沫颗粒、营养源、钙源，混合均匀，装入模具，压实、养护，获得生物基聚氨酯泡沫土。

7、所述的一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，步骤（1）所述泡沫粉碎制粒机细碎出料颗粒直径为0.5～1.0mm。

8、所述的一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，步骤（2）所述细骨料不均匀系数cu=25.85，所述过筛用网筛直径为2mm，所获得的风干细骨料含水率为1.4%。

9、所述的一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，步骤（3）所述液体培养基包括1l去离子水、尿素20g、蛋白胨5g、牛肉浸膏3g，其ph=7.0。

10、所述的一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，步骤（3）所述巴氏芽孢杆菌菌液接种率为1%，恒温震荡培养温度为30℃，震荡速率为170r/min，培养时间为24h，所述离心浓缩速率为5000r/min，搅拌时间为10min，所述巴氏芽孢杆菌悬液在600nm波长处的吸光值为1.4～1.6。

11、所述的一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，步骤（4）所述风干细骨料为52～64份，所述粉煤灰为12～24份，所述硬质聚氨酯泡沫颗粒为2.4～2.7份，所述巴氏芽孢杆菌悬液为40份，所述尿素为6份，所述钙源为11份，上述份数为重量份数。

12、所述的一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，步骤（4）所述粉煤灰为二级粉煤灰。

13、所述的一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，步骤（4）所述营养源为尿素，钙源为醋酸钙、乳酸钙、氯化钙中的一种或几种。

14、所述的一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，步骤（4）所述搅拌速率为500r/min，搅拌时间为15min。

15、所述的一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，步骤（4）所述的压实分3层进行，每层压实数为30下。

16、所述的一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，步骤（4）所述养护温度为30℃，养护湿度为90%，养护时间为7d。

17、本发明与现有技术相比，具有以下优点：

18、本发明掺入聚氨酯泡沫颗粒，微生物矿化结晶与细骨料吸附到泡沫颗粒表面，形成大量密闭孔隙，减少了空气间对流传热，提高了轻质建筑材料的保温隔热性能，同时孔隙存在有效降低了泡沫土密度，节约了生产材料；本发明的泡沫土中的大量密闭孔隙形成好氧空间，为细菌新陈代谢提供充足的氧气供应，加快了微生物矿化结晶的进程，有效提高了强度。本发明采用微生物矿化作用取代水泥水化反应进行土体胶结，在提供有效胶结强度的同时，避免使用水泥基材料对土体环境产生侵蚀作用，在生产过程中更加环保。

技术特征：

1.一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）所获得的聚氨酯泡沫颗粒为0.5～1.0mm。

3.根据权利要求1所述的一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述细骨料不均匀系数为cu=25.85，所述过筛用网筛的筛孔直径为2mm，所获得的风干细骨料含水率为1.4%。

4.根据权利要求1所述的一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述液体培养基包括1l去离子水、尿素20g、蛋白胨5g和牛肉浸膏3g，其ph=7.0。

5.根据权利要求1所述的一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述巴氏芽孢杆菌接种率为1%，恒温震荡培养温度为30℃，震荡速率为170r/min，培养时间为24h，所述离心浓缩速率为5000r/min，离心时间为10min，所获得的巴氏芽孢杆菌悬液在600nm波长处的吸光值为1.4～1.6。

6.根据权利要求1所述的一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述风干细骨料为52～64份，所述粉煤灰为12～24份，所述聚氨酯泡沫颗粒为2.4～2.7份，所述巴氏芽孢杆菌悬液为40份，所述营养源为6份，所述钙源为11份，上述份数为质量份数。

7.根据权利要求1所述的一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述粉煤灰为二级粉煤灰。

8.根据权利要求1所述的一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述营养源为尿素；所述钙源为醋酸钙、乳酸钙、氯化钙中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述搅拌速度为500r/min，搅拌时间为15min。

10.根据权利要求1所述的一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述的压实分为3层进行，每层压实次数为30次，所述养护温度为30℃，养护湿度为90%，养护时间为7d。

技术总结
本发明涉及泡沫土材料，尤其涉及一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法。一种生物基聚氨酯泡沫土的制备方法，包括以下步骤：（1）将回收聚氨酯泡沫清洗晾干、粉碎，获得聚氨酯泡沫颗粒；（2）将细骨料晾晒过筛，获得风干细骨料；（3）将巴氏芽孢杆菌扩大培养，离心浓缩，获得巴氏芽孢杆菌悬液；（4）在风干细骨料中掺入粉煤灰，加入菌悬液，混合均匀，加入聚氨酯泡沫颗粒、营养源、钙源，混合均匀，装模养护，获得生物基聚氨酯泡沫土。本发明土料用量小，成本低、性能优良，且无二次污染。

技术研发人员：黄翔,温树杰
受保护的技术使用者：江西理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16