(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211016773.X (22)申请日 2022.08.24 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 吴创周　宋志超　王成灿　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 万尾甜　韩介梅 (51)Int.Cl. C04B 28/00(2006.01) E02D 3/12(2006.01) E02D 29/16(2006.01) C12N 1/20(2006.01) C12R 1/01(2006.01)C04B 111/72(2006.01) (54)发明名称 一种高效高强生物砂浆及其制备方法和应 用 (57)摘要 本发明提供了一种高效高强生物砂浆及其 制备方法和应用， 所述高效高强生物砂浆的制备 方法为： 通过将岩石矿物 研磨成细颗粒， 与尿 素、 氯化钙和脲酶芽孢杆菌菌液按一定比例混合， 利 用基于尿素分解的MICP技术生产高效高强生物 砂浆。 可以利用本发明的高效高强生物砂浆进行 地基加固、 岩土体裂隙封堵、 建筑材料制造等， 先 将高效高强生物砂浆注入需加固的工程体中， 然 后再以一定流速向工程体中注入合适浓度的胶 结溶液。 本发明可有效降低施工成本， 提高施工 效率。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 115259767 A 2022.11.01 CN 115259767 A 1.一种高效高强生物砂浆的制备 方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 1)脲酶巴氏芽孢杆菌 菌液的培 养 将提纯后的脲酶巴 氏芽孢杆菌按1 ‑5％的体积接种于培养液中， 在25 ‑35℃环境下振荡 培养12‑72h,得到扩大培养的脲酶巴氏芽孢杆菌菌液， 并通过电导率法和光密度法分别测 量其脲酶活性和细胞浓度； 2)细颗粒的制备 将岩石矿物在粉碎机中充分碾磨至粒径小于 0.1mm即可得到细颗粒； 3)胶结溶液的制备 将等摩尔浓度的尿素溶液和氯化钙溶液等体积混合， 充分搅拌后即可得到胶结溶液， 所述胶结 溶液的浓度为0.1 ‑2mol/L； 4)高效高强生物砂浆的制备 将步骤(1)中的脲酶巴氏芽孢杆菌菌液和步骤(3)中的胶 结溶液按1:1 ‑4:1的体积比混 合， 并加入与上述混合液理论生成碳酸钙质量比为0.5:1 ‑3:1的步骤(2)中的细颗粒， 在室 温下用磁力搅拌机以400 ‑600rpm的速度搅拌8 ‑12h,然后放入4℃冰箱中静置6 ‑24h， 完全沉 淀后倒掉上部清液， 所 得即为高效高强生物砂浆。 2.根据权利要求1所述的一种高效高强生物砂浆的制备方法， 其特征在于， 所述的步骤 1)中， 所述脲酶巴氏芽孢杆菌的菌种编号 为1.3687。 3.根据权利要求1所述的一种高效高强生物砂浆的制备方法， 其特征在于， 所述的步骤 1)中， 所述培养液配方为： 蛋白胨5.0g/L、 肉浸膏3.0g/L、 尿素20.0g/L， 培养液中所用水为 去离子水， 培养液pH为7.0 ‑9.0。 4.根据权利要求1所述的一种高效高强生物砂浆的制备方法， 其特征在于， 所述的步骤 1)中， 扩大培养的脲酶巴氏芽孢杆菌菌液的细菌浓度为OD600＝0.6‑0.8， 脲酶活性为4 ‑ 6mmol/min。 5.根据权利要求1所述的一种高效高强生物砂浆的制备方法， 其特征在于， 所述的步骤 2)中， 岩石矿物为钙质砂、 硅质砂、 砂岩中的任意 一种， 其来源为工程现场直接获取。 6.一种高效高强生物砂浆， 其特征在于， 采用如权利要求1 ‑5任一项所述的方法制备得 到。 7.一种如权利要求6所述的高效高强生物砂浆的应用， 其特征在于， 可用于地基加固、 岩土体裂隙封堵 或建筑材 料制造。 8.根据权利要求7 所述的高效高强生物砂浆的应用， 其特 征在于， 具体方法为： 将所述高效高强生物砂浆采用搅拌或注浆的方式加入到工程现场需加固的工程体 中； 然后再将胶结 溶液注入到需加固的工程体中。 9.根据权利要求8所述的高效高强生物砂浆的应用， 其特征在于， 所述胶结溶液的浓度 为0.1‑2mol/L。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115259767 A 2一种高效高强生物砂浆及其制备方 法和应用 技术领域 [0001]本发明涉及到一种利用细颗粒制备高效高强生物砂浆的方法及应用， 具体属于生 物建筑材 料技术领域。 背景技术 [0002]水泥在作为主要建筑材料支撑我国公路、 桥梁等工程设施建设的同时也会带来巨 大的二氧化碳排放。 此外， 水泥在使用过程中还会对生态环 境造成不可逆的严重伤害。 水泥 行业亟需向低碳、 环保转型。 [0003]生物水泥是一种由脲酶菌、 尿素和钙盐按一定比例组成的新型建筑材料， 与传统 水泥相比具有绿色环保， 高流动性等优点， 已被应用于土体加固、 裂隙封堵、 文物修复等诸 多领域。 但生物水泥在实际工程应用中依然存在强度增长缓慢和需要多次注浆、 施工成本 高等问题。 因此， 寻找一种可以降低施工成本、 提高效率、 适用于实际工程应用的生物水泥 制备新方法极其重要。 发明内容 [0004]本发明的目的在于针对现有生物水泥的不足， 提出一种利用细颗粒制备高效高强 生物砂浆的方法以及该高效高强生物砂浆的应用。 本发明将岩石矿物研磨成细颗粒， 与尿 素、 氯化钙和脲酶芽孢杆菌菌液按一定比例混合， 利用基于尿素分解的MICP技术生产高效 高强生物砂浆。 [0005]本发明采用以下技 术方案实现： [0006]一种高效高强生物砂浆及其制备 方法和应用， 所述制备 方法步骤如下： [0007]步骤(1)： 脲酶巴氏芽孢杆菌 菌液的培 养 [0008]将提纯后的脲酶巴氏芽孢杆菌按1 ‑5％的体积接种于培养液中， 在25 ‑35℃环境下 振荡培养12 ‑72h,得到扩大培养的脲酶巴氏芽孢杆菌菌液， 并通过电导率法和光密度法分 别测量其脲酶活性和细胞浓度。 [0009]所述脲酶巴氏芽孢杆菌购买自CGM CC， 菌种编号 为1.3687。 [0010]所述培养液配方为： 蛋白胨 5.0g/L、 肉浸膏3.0g/L、 尿素20.0g/L， 所用水为去离子 水， 培养液pH＝7.0 ‑9.0。 [0011]所述脲酶巴氏芽孢 杆菌菌液的细菌浓度为OD600＝0.6‑0.8， 脲酶活性为  4‑6mmol/ min。 [0012]步骤(2)： 细颗粒的制备 [0013]将岩石矿物在粉碎机中充分碾磨至粒径小于 0.1mm即可得到细颗粒。 [0014]所述岩石矿物包括： 钙质砂、 硅质砂、 砂岩等各类等在工程现场可以直接获取的岩 石矿物。 [0015]步骤(3)： 胶结 溶液的制备 [0016]将等摩尔浓度的尿素溶液和氯化钙溶液等体积混合， 在充分搅拌后即可得到胶结说　明　书 1/3 页 3 CN 115259767 A 3