具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

发明人发现，微生物诱导生成碳酸钙沉积，是由一系列复杂的生物化学反应生成的：一些嗜碱性的微生物能够利用自身产生的尿素酶将尿素分解为NH₃和CO₂，随着分解生成的氨数量的增加会引起周围环境中pH的升高，使CO₂在溶液中以CO₃ ^2-的形式存在，这时如果细菌的周围有Ca²⁺，细菌细胞中带负电荷的有机单层膜就会不断地螯合Ca²⁺，就会引起碳酸钙晶体沉积，这种新型材料固化前粘性很低，借助负压可渗透到裂缝深处，利用微生物诱导沉积生成的方解石等性质稳定，与常规建材的结合性好，修复后材料的抗压、抗酸、抗碱、抗冻融循环、抗碳化和抗渗性等能力都得到了提高，不会因为材料的老化而失效，利用微生物灌浆固砂的强度等级已达到C30以上，因此，利用固砂技术置换墙体低强度砂浆成为可能。

为实现墙体低强度砂浆置换，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的一种典型的实施方式中，如图1-图9所示，提出一种利用微生物灌浆置换墙体低强度砂浆的方法。

该方案所针对的墙体由上至下具有多皮砖，墙体由前至后具有多层砖，本实施例中，墙体由前至后具有两层砖，也即墙体由一侧至另一侧具有两层砖，相邻两墙体砖之间具有交界线1；上下相邻皮砖之间具有水平砂浆，本方案中将水平砂浆层先剔除一部分然后填细砂，而后灌注微生物灌浆液，再将另一部分未剔除的水平砂浆剔除，填细砂后灌注微生物灌浆液。

在剔除低强度砂浆前，将墙体上下相邻皮砖的水平砂浆按三角形划分为多个先剔除区域4和多个后剔除区域13。

每一先剔除区域、后剔除区域均呈三角形，先剔除区域和后剔除区域相对设置，先剔除区域和后剔除区域的设置是为了保证砌体结构不会发生失稳现象，且能保证原墙体上下两层皮砖的原有间距，避免对原墙体结构的损坏。

其中，剔除部分低强度砂浆的三角形区域为先剔除区域，在后剔除区域施工前，后剔除区域内保留有低强度砂浆区域3。

可以理解的是，剔除区域呈三角形结构相对于其他形状结构来说，剔除过程更加简单，后续的胶带封堵也更加方便，属于最优方案。

具体的，先剔除区域底边与墙体砖的长边相等，先剔除区域底边位于墙体第一侧，先剔除区域顶角位于墙体第二侧砖的中部。后剔除区域底边与墙体砖的长边相等，后剔除区域底边位于墙体第二侧，后剔除区域顶角位于墙体第一侧砖的中部。

可以理解的是，墙体的第一侧和第二侧分别为墙体长度方向上的两个侧边，主要是为了区分先剔除区域和后剔除区域，本实施例中第一侧处的为先剔除区域，在其他实施例中，具体哪一侧为第一侧、哪一侧砂浆先进行剔除可根据实际施工情况确定，本实施例只是为了清楚的描述施工过程，不做过多限制。

本实施例中，当先剔除区域施工完成后，在剔除低强度砂浆的三角形区域内填筑细砂11，细砂可利用塞板等现有装置进行填充铺设，只要能够将细砂均匀的填充到先剔除区域内即可。

在先剔除区域的三个边角处均预留有灌浆孔5，灌浆孔5的作用是用于向填充完细砂的先剔除区域内灌注微生物灌浆液。

灌浆过程为，在墙体的两侧分别利用灌浆设备向灌浆孔中灌注微生物灌浆液，其中，微生物灌浆液为钙源溶液、营养盐和菌液的混合溶液。

具体的，在墙体的先剔除区域侧摆放菌液和营养盐灌浆泵7，用于向先剔除区域底边两侧的灌浆孔内灌注菌液和营养盐混合溶液；在墙体的后剔除区域侧摆放钙源灌浆泵6，用于向先剔除区域顶角处的灌浆孔内灌注钙源溶液。

菌液与营养盐的混合溶液的体积比为(1-3)：(1-4)，其中，营养盐溶液包括尿素(CO(NH₂)₂)溶液，其主要作用是为微生物的生长和繁殖提供营养物质；菌液内的微生物为巴氏芽孢杆菌，采用发酵罐培养，培养基成分及含量为：酵母提取物20g/L、硫酸铵10g/L、氢氧化钠2g/L(调节pH＝9)和氯化镍10umol/L，培养时间设定为20h，温度设定为30℃，为保证供给细菌充足的氧气，振荡床转速为210r/min，培养结束后用电导率方法检测菌液的酶活性，当菌液的酶活性OD600大于1时即为合格。

灌浆设备由灌浆泵、灌浆管8、分配阀9和多个阀门10构成，灌浆管与灌浆泵连接，分配阀设置在灌浆管的灌浆口处，用于通过支路将灌浆管内的溶液分流，分配阀的各个支路上均设有阀门，可实现不同支路的控制。

具体的，将分配阀各支路引出的灌浆管摆放到三角形顶角位置的灌浆孔附近，用胶带将除灌浆孔处其他砂浆层位置封堵，胶带的主要作用是将先剔除区域进行封堵，以防止灌注的溶液进入到后剔除区域内，与后剔除区域内未剔除的砂浆层混合，有效保证了后剔除区域的后续施工。

本发明为多次循环灌浆过程，具体的，在灌浆前1小时，先将菌液与尿素(CO(NH₂)₂)溶液按照(1-3)：(1-4)的比例进行混合，在墙体一侧将灌浆管与本侧灌浆孔相连，灌注菌液与尿素(CO(NH₂)₂)溶液的混合液，直至灌浆液在墙体另一侧灌浆孔流出；

停歇12小时后，在墙体另一侧将该侧灌浆管与灌浆孔相连，灌注钙源溶液，直至灌浆液在墙体另一侧灌注孔流出；

再停歇12小时后，再次灌注钙源溶液，钙源溶液灌注重复进行5次。

上述灌浆过程为一次灌浆循环，当完成一次灌浆循环过程后，停歇12小时，开始第2轮灌浆循环，即重复上述灌浆循环过程；

大约3到4次灌浆循环结束后，灌注孔不再有灌浆液流出，可停止灌浆，此时，在灌浆区域内细砂中充满碳酸钙沉积，即先剔除区域内碳酸钙沉积12，该沉积将细砂和砖紧密粘结在一起，形成新的砂浆层。

可以理解的是，在每一次灌浆时均先灌注营养盐与菌液的混合溶液，然后灌注钙源溶液。

通过上述多次灌浆循环，先剔除区域内已经形成了新的砂浆层，此时便可进行后剔除区域的施工，即像先剔除区域施工一样，先将后剔除区域内的水平砂浆剔除，然后再填充细砂，在墙体两侧摆放灌浆设备，利用灌浆设备向灌浆孔内灌注微生物灌浆液，通过多次灌浆循环形成后剔除区域内碳酸钙沉积14，以通过该沉积将细砂和砖紧密粘结在一起，形成新的砂浆层。

当全部低强度砂浆被置换后，拆除灌浆设备和封堵胶带，即可在保留原墙体结构样貌的前提下，实现上下皮砖层之间低强度砂浆的置换。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。