微生物诱导碳酸钙沉积技术中的胶结液配方试验研究

为了提高MICP加固土体的CaCO_3的产率,利用水溶液环境下的试验,通过控制营养肉汤浓度、氯化钙与尿素溶质浓度比和胶结液浓度,进行了三种因素的水溶液影响试验.测试对比了水溶液试验过程中CaCO_3生成情况、NH_4~+、Ca~(2+)变化规律等.研究结果表明:在水溶液试验中,CaCO_3生成量随溶液中营养肉汤浓度的提高而逐渐提高;高氯化钙浓度(1.0 mol/L)情况下尿素过量不利于尿素水解与CaCO_3沉积;低氯化钙浓度(0.25、0.5 mol/L)情况下尿素过量在反应后期加快反应;不同胶结液浓度对CaCO_3最终生成量没有明显影响.     

微生物诱导碳酸钙沉积加固土体的注浆方法

为了探讨微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)在实际工程中的应用方法,尝试注浆管MICP加固土体,即在土体中插入不同分布密度注浆孔的注浆管,将菌液和胶结液通过注浆管注入土体中,从而形成加固体,并通过对比试验,研究注浆管MICP的加固效果。试验结果表明,经过注浆管MICP处理,能形成完整的且强度较高的固化砂柱,并且固化砂柱的强度比较均匀。     

注浆管法在微生物诱导碳酸钙沉积 加固土体中的应用研究

目前,微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)在加固土体方面采用最多的方法是分步注浆法,现有的改进方法基本上是顶部注浆、底部注浆、间歇注浆、连续注浆等.通过继续改进分步注浆法,提出了一种新的注浆方法,即向土体中插入带有均匀小孔的注浆管,接着菌液和胶结液通过注浆管小孔自然渗透于土体中,最后形成加固体.通过两个模型槽对比试验,研究MICP技术在三维注浆下进行土体加固的方法,以及该新型注浆方式的可行性及加固效果,并分析了该注浆方法所能加固的影响范围.试验结果表明,经过14 d的处理后,采用这种新的三维MICP注浆方法能形成完整的且强度较高的固化砂柱.在砂柱的最上端试样强度最高,达到1 MPa左右,且随着土体深度的增加,强度越来越低.     

微生物诱导碳酸钙沉积加固海相粉土的试验研究

通过微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)来改良加固土体是当前岩土领域的研究热点,但关于处理粉土方面的研究相对较少.本文以江苏省吹填工程为背景,选用巴氏芽孢杆菌作为微生物、尿素和氯化钙作为胶结液,采用注浆的方法对海相粉土进行加固.通过试验发现,相比菌液和胶结液交替注入的方法,采用首轮注入菌液然后多轮注入胶结液的方法加固效果较好.注浆时的一个重要参数是不同轮次注入液体的间隔时间.根据不同间隔时间的对比试验,选择12h的间隔时间有利于碳酸钙在试样中的均匀沉积,处理后的试验强度较高.胶结液浓度会影响加固试样的强度,不同胶结液浓度的对比试验表明,采用低浓度多轮次的胶结液处理效果较好.最后,通过试验分析了环境温度对微生物注浆的影响.本次试验成果可以为微生物技术在海相粉土中的应用提供理论支持和参考.     

采用MICP加固不同掺砂比例粉土的试验研究

针对微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)处理对象多为单一级配土体的现状，开展颗粒级配对MICP加固效果影响的试验研究.通过在粉土中掺入不同比例的标准砂来配置5种不同级配的土样.选用巴氏芽孢杆菌作为微生物，尿素和氯化钙作为胶结液来进行MICP处理.由于制样的密实程度会影响加固效果，将每种级配试样的干密度控制为5个水平.通过试验研究掺砂比例、密实水平等对加固效果的影响.结果表明：试样经过MICP处理得到了整体加固，在粉土中掺入一定比例砂土有助于提高水稳定性.掺砂比例和密实水平对CaCO₃生成量和无侧限抗压强度都有影响.在粉土中掺入适量的砂土颗粒有利于提高加固强度；但当砂土掺量过高时，对加固效果有不利影响.增加制样干密度在一定程度上有助于获得更高的强度，但加固强度并不完全取决于初始干密度或孔隙比.     

改良微生物诱导碳酸钙沉淀技术加固粉性土力学性能

微生物诱导碳酸钙沉淀技术(microbially induced calcite precipitation,MICP),是近年来在国内兴起的一项多学科交叉的技术,工程技术人员将它引入到土木工程中,使得土体各项性能得以改良;黄河中下游的粉性土水稳定性差,毛细水作用大,干燥时强度高但潮湿时强度显著下降,利用MICP技术加固粉性土值得研究.以粉性土为研究对象,首先研究了不同糯米浆浓度下土样的力学性能,以最优糯米浆浓度作为改良材料对MICP技术进行改良;其次控制胶菌质量比为2∶1,研究了不同胶结液浓度下MICP技术的产碳酸钙量以及Ca2+转化率,得出MICP技术的最佳配比,结合最优糯米浆浓度形成改良MICP技术;最后研究了素土、MICP加固土、改良MICP加固土土样养护7d后的力学性能.研究表明:土样最优糯米浆浓度为3％,此时土体无侧限抗压强度与内摩擦角达到最大;MICP技术最佳配比为2:1胶菌质量比、0.5 mol/L胶结液浓度,此时产碳酸钙量最多且Ca2+转化率在80％以上,添加3％糯米浆浓度的改良MICP技术Ca2+转化率在90％以上,比MICP技术高10％;通过土的直接快剪试验和无侧限抗压强度试验,MICP加固土的黏聚力提高了约30％,内摩擦角变化不大,改良MICP加固土的黏聚力提高了约50％,内摩擦角提高了约17％.     

模拟海水环境下MICP固化滨海粉细砂的试验研究

在模拟海水环境下采用微生物固化法来加固滨海粉细砂,并通过无侧限抗压强度试验、碳酸钙含量试验和微观结构分析,研究了尿素浓度对MICP固化滨海粉细砂砂柱的影响,同时对比分析了淡水环境下MICP固化粉细砂的效果.研究结果表明:在海水环境下MICP技术固化滨海粉细砂是有效的,砂柱试件的无侧限抗压强度与碳酸钙含量随着尿素浓度的增...     

海水环境下混凝土裂缝微生物改性修复研究

为了提升海水环境下混凝土裂缝的MICP修复效果,以火山灰作为固菌载体,进行了海水环境下火山灰增强MICP修复混凝土裂缝试验,综合修复体的宏观物理力学试验和微细观检测,系统分析了火山灰对MICP技术修复混凝土裂缝的影响及作用机制.结果表明,(1)经过海水驯化的巴氏芽孢杆菌对海水环境适应性增强,胶结物产量明显提升;(2)火山灰能够有效提升MICP对混凝土裂缝的修复效果,加固试样的抗剪强度,提升了75.12%～94.94%,抗压强度增加了50.36%,渗透系数从10^-2cm/s降低至10^-7cm/s,超声波检测的声时值降低了48.52%～49.16%;(3)火山灰对MICP修复混凝土裂缝的改性增强作用机制主要包括3方面：第一方面,火山灰对菌体的保护作用,火山灰中的活性氧化物与强碱发生反应,消耗环境中的OH^-,降低裂缝内的pH值,同时火山灰的多孔结构使细菌的“定植区域”增加,为其提供较适宜的生长反应环境;第二方面,火山灰自身作为填充物优化了裂缝空间结构,使其密实性增加;第三方面,火山灰的水化反应和聚合反应生成了碳酸盐-硅铝酸盐等...     

基于兼性厌氧菌MICP技术的尾砂再造充填体试验研究

提出一种利用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术的胶结尾砂方法，利用兼性厌氧菌在密封养护条件下胶结尾砂，解决利用好氧菌无法在缺氧或无氧环境下使用的问题.采用控制变量法对利用兼性厌氧菌MICP技术胶结尾砂试验的影响因素进行探究，研究了菌液浓度、胶结溶液浓度、尾砂粒径和养护温度对胶结效果的影响.结果表明:当菌液的OD₆₀₀为1、胶结溶液中醋酸根离子浓度为0.6mol/L、尾砂为多种不同粒径的尾砂混合体、养护温度为30℃时，胶结效果最佳；兼性厌氧菌的MICP技术具有胶结尾砂的潜力，为替代水泥作为尾砂胶结材料提供了有效途径.     

改良MICP技术加固土体强度与养护天数的关系研究

豫东北濮阳地区地处黄河中下游,该地区土质多为黄河泛滥冲积而成的粉性土,水稳定性差,毛细水作用大,干燥时强度高,但潮湿时强度显著下降,提高土体强度迫在眉睫;MICP技术是近年来兴起的一项多学科交叉下新的研究领域,即微生物岩土工程.本文以MICP技术为依据,采用糯米浆对MICP技术进行改良,基于MICP技术、改良MICP技术下研究土体强度与养护天数的关系;通过直接剪切试验、无侧限抗压强度试验确定养护7、14、28 d素土、MICP加固土、改良MICP加固土3种试样的力学性能,测得主要力学指标有黏聚力、内摩擦角、无侧限抗压强度,得出改良MICP加固土的力学指标最大,MICP加固土次之,素土最低.研究表明:MICP技术可以提高土体的黏聚力,但对内摩擦角的提高作用并不明显;改良MICP技术既可以提高土体的黏聚力,又可以提高内摩擦角,使得土体力学性能得到加固.     

盐溶液环境下微生物固化技术加固钙质砂的试验研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(microbial induced carbonate precipitation,MICP)技术已被广泛应用于土体加固,但在海水环境和盐化土环境下的应用较少且没有形成完整的系统.利用NaCl配置不同浓度的盐溶液,并采用尿素水解菌,在不同浓度的盐溶液环境下进行了MICP的细菌活性试验、水溶液试验和一维砂柱加固试验.结果表明,水溶液试验中,在NaCl存在的环境下碳酸钙的产率比无NaCl环境下显著降低,且NaCl溶液的浓度越高,碳酸钙的产率越低;砂柱试验中,加固后砂样的无侧限抗压强度随NaCl浓度的提高而降低,在低浓度环境下,无侧限抗压强度降低的幅度较大,当NaCl溶液达到一定浓度后,无侧限抗压强度降低的幅度较小;细菌活性试验表明,细菌活性随NaCl溶液浓度的提高而快速衰减是碳酸钙产率和砂柱的无侧限抗压强度快速降低的原因.研究结果表明:微生物胶结技术在加固海相土和盐化土等方面具有可行性,在工程应用中具有广阔的前景.     

自密实混凝土与老混凝土粘结抗剪性能试验研究

对9组27个山形试件的自密实混凝土与老混凝土粘结面进行抗剪试验,考察刻槽密度、粘结面积、植筋对自密实混凝土与老混凝土粘结面抗剪强度的影响.试验结果表明,粘结面的不同处理方法对其抗剪强度影响较大,增大刻槽密度效果远好于增加新老混凝土的粘结面积,植入抗剪钢筋效果不如增大刻槽密度明显.通过试验分析,得出自密实新混凝土与老混凝土粘结抗剪强度计算式,为实际加固工程提供参考.     

碳纤维布加固含裂缝混凝土梁的裂缝扩展阻力性能

基于虚拟裂缝模型和试验测得的荷载与裂缝口张开位移曲线,计算得到碳纤维（CFRP）加固含裂缝混凝土梁的裂缝扩展阻力曲线,并讨论试件尺寸对CFRP加固试件阻力性能的影响．结果表明,CFRP加固试件中也存在断裂过程区长度减小的现象,纤维布的阻裂作用是影响CFRP加固试件裂缝扩展阻力性能的关键因素,并且试件高度和初始裂缝长度对CFRP加固试件的阻裂性能无明显影响．     

炭纤维布对开洞黏土砖墙抗震加固研究

采用炭纤维布对开洞黏土砖墙试件进行抗震加固,通过伪静力试验对试件在低周往复荷载作用下的抗震性能进行研究,对比所得各项试验数据,分析炭纤维布加固对砖墙抗震性能的影响,并比较了不同试验方案的效果.在试验的基础上建立加固受力模型,提出了加固墙体抗震受剪承载力的计算公式.结果表明,炭纤维布加固可有效地改善砖墙抗震性能,受力模型可较好地反映加固墙体受力机理.     

一种估算MICP加固砂土体渗透系数的简便方法

基于Kozeny-Carman(K-C)方程和微生物诱导碳酸钙沉淀（Microbial Induced Carbonate Precipitation, MICP）技术原理，提出一种MICP加固砂土体渗透系数的简便算法. MICP产生的碳酸钙填充土体孔隙，采用电镜成像法得到碳酸钙晶体的粒径，推导得固化砂土体的孔隙比和颗粒平均比表面积.将固化砂土体的孔隙比和颗粒平均比表面积代入K-C方程，得到预测MICP加固砂土体渗透系数的简便算法，并经已有文献试验数据和研究结果验证，结果表明：孔隙比减小和颗粒平均比表面积增大导致MICP固化砂土渗透系数显著降低，算例一土体的渗透系数最终下降了93%-97%，算例二碳酸钙含量达到10%时，渗透系数下降了67%-92%;MICP固化砂土的渗透系数下降速率开始加固时最大，随着碳酸钙含量逐渐增加，渗透系数下降速率逐渐减小；初始渗透系数越大的土体，加固效果越明显，渗透系数的下降速率和下降幅值更大；该算法简便可靠，能较为快速和准确预测MICP加固砂土体的渗透系数，为工程实践提供了理论依据.     

碳纤维布加固预应力混凝土空心板试验研究

为研究碳纤维布加固预应力混凝土空心板在近似均布载荷作用下的受力性能和加固效果,通过8块按工程实际尺寸设计制作的预应力混凝土空心板试件,在近似均布载荷作用下的试验,研究不同的碳纤维布粘贴方式及粘贴数量,对碳纤维布加同预应力混凝土空心板受力性能和加固效果的影响:阐述了加固后试件承载力提高程度、裂缝开展情况,及载荷-应变、载荷-挠度的变化.试验结果表明:在近似均布载荷作用下,采用碳纤维布加固预应力混凝土空心板,可以有效提高承载力:40%～120%左右,加固效果明显.     

斜腹杆体外预应力对RC嵌固梁加固性能的影响

用理论分析、模拟分析和试验验证的方法,研究斜腹杆体外预应力对钢筋混凝土嵌固梁的加固性能.按照变形协调原理建立嵌固梁荷载挠度方程,得到对应预应力索-梁组合单元的力学模型.利用ABAQUS有限元模拟的方法研究不同设计参数对嵌固梁加固效果的影响次序.结果表明,索垂度显著、索初始预应力居中、索截面面积次之;斜腹杆体外预应力简支加固方法能提高试件的刚度、抑制试件塑性发展速度、改善试件的承载能力和延性,试件开裂荷载、屈服荷载、极限荷载明显提高,加固效果显著.选择3组各2个试件进行静力试验验证.在弹性阶段,理论计算和软件模拟所得荷载-挠度曲线与试验结果吻合;进入塑性阶段后,试件的理论值远大于试验值和模拟值;而试验值与模拟值始终吻合,模拟分析结果可信.     

微生物诱导固化技术研究进展

微生物诱导固化(Microbial induced carbonate precipitation,MICP)技术因其环境友好性已成为近些年研究的热点.本文对MICP的固化机理进行了介绍,阐述了细菌、成核位点和生物膜对MICP矿化反应的影响,并对相关理论模型进行了总结,包括该技术涉及到的溶液的传输与分布、尿素水解速率和孔隙模型等.通过对相关文献进行总结发现,基于MICP具有良好的流动性并且可以生成具有胶结性沉淀的特点,MICP能够在砂土固化、地基改良、防渗封堵、混凝土修复等领域发挥出良好的改善效果,具有广阔的应用前景.最后,在已有研究成果的基础上,对MICP当前研究的问题以及未来的研究方向进行了讨论与展望.     

胶结液参数对微生物加固粉土的影响

胶结液对微生物土体加固具有重要作用,以海相粉土为处理对象,选用巴氏芽孢杆菌作为微生物、尿素和氯化钙作为胶结液,研究胶结液参数对加固效果的影响.采用将菌液与粉土拌合制样,然后入渗多轮胶结液的方法对试样进行有效加固.通过试验研究了浓度、轮数、配比、体积等胶结液参数对加固效果的影响.结果 表明:当胶结液浓度不低于0.50 m...     

微生物加固土体的反应-运移模型及数值模拟

基于微生物加固(MICP)技术的作用机理,考虑注浆(包括菌液和胶结液的注入)过程中细菌的运移和附着、尿素水解速率、碳酸钙沉淀、孔隙填充和渗透率降低等特征,建立了适用于现场尺度的反应-运移模型.结合实际工程中的注浆方案,模拟分析了注菌(即注入细菌悬浮液)和注胶(即注入胶结液)速率及注胶方式对固化效果的影响.结果表明:注菌速率的增加会降低细菌的固定率;在单一注胶方式下,注胶速率的增加能提高反应物的运移效率,改善碳酸钙沉淀的均匀性,但是不利于碳酸钙沉淀量的累积;采用循环注胶方式并提高胶结液浓度,能增加细菌和反应物的利用率及运移效率,在增加碳酸钙累积量的同时改善固化的均匀性.