不同微生物矿化能力比较及对再生骨料吸水率影响的试验研究

随着绿色环保观念的加强,微生物矿化沉积改性再生骨料技术引起国内外学者的重视。主要研究假坚强芽孢杆菌Bacillus pseudofirmus DSM8715和嗜碱芽孢杆菌H4的自身矿化效果以及对再生骨料的改性能力。通过扫描电镜(SEM)观察微生物矿化产物的微观形貌,X-衍射线(XRD)技术对矿化产物定性分析,并利用热重分析仪(TGA)进行矿化产物中碳酸钙含量分析。试验结果表明:2种微生物矿化产物均为方解石型碳酸钙晶体,嗜碱芽孢杆菌H4矿化产物中碳酸钙含量达到了94.32%,矿化系数为79.97%;而假坚强芽孢杆菌Bacillus pseudofirmus DSM8715矿化产物中碳酸钙含量仅为86%,矿化系数为68.40%。与未经微生物矿化处理的再生骨料相比,用嗜碱芽孢杆菌H4处理后的再生细骨料(粒径≤5 mm)、粗骨料(粒径5～10 mm)、粗骨料(粒径10～20 mm)的吸水率分别降低2%、1.66%、0.69%;假坚强芽孢杆菌Bacillus pseudofirmus DSM8715处理的再生细骨料(粒径≤5 mm)、粗骨料(粒径5～10 mm)、粗骨料(粒径10～20 mm)的吸水率分别降低1.65%、1.37%、0.61%。     

混菌矿化增强再生粗骨料的物理力学性能

为克服单一微生物培养成本高且矿化鲁棒性不足的缺陷,提出了一种混菌矿化增强再生粗骨料物理力学性能的方法.通过筛选矿化效率较高的好氧嗜碱混菌,考察了混菌矿化对再生粗骨料物理力学性能和混凝土抗压强度的影响.结果表明：相同增强时间下,混菌比纯菌呈现出更优异的矿化增强效果;随着混菌矿化增强时间的延长,再生粗骨料吸水率和压碎指标呈现出先减小后增大的趋势,最优增强时间为15 d;采用矿化增强再生粗骨料制备的再生混凝土抗压强度提高幅度达到22.1%.     

微波加热再生粗骨料改性试验

研究了一种新颖的再生粗骨料改性技术,即通过微波加热循环的方法去除再生粗骨料上附着的老砂浆,从而提高再生粗骨料的品质。通过测试微波改性后的再生粗骨料和再生粗骨料混凝土的相关物理力学性能,并与传统的外裹纯水泥浆和机械研磨法等改性方法对比分析,证明微波加热改性再生粗骨料具有较为理想的效果。     

基于巴氏芽孢杆菌矿化沉积的再生骨料改性试验研究

再生混凝土能够有效地实现对废弃混凝土的再利用,但由于骨料的自身缺陷,再生骨料会一定程度地降低混凝土的力学性能和耐久性能。基于一种脲酶菌巴氏芽孢杆菌矿化沉积特性对再生骨料进行改性处理,主要考察改性时间对再生骨料吸水率、质量变化率、表观密度和压碎指标等物理力学性能指标的影响。试验结果表明,巴氏芽孢杆菌矿化沉积能够有效提高再生骨料的质量和表观密度,并降低再生骨料的吸水率和压碎指标;改性后再生骨料质量增长率可达3%,吸水率可由未改性的4%降至2.14%。研究结果可为基于微生物矿化沉积的再生骨料改性研究提供参考。     

微生物矿化沉积改善再生骨料性能的研究进展

对国内外目前所研究的再生骨料强化技术、矿化沉积技术的研究进行了比较系统的综述;对微生物矿化沉积技术应用于改善再生骨料性能进行分析;并通过对不同处理方式进行试验对比研究,初步分析选择先浸菌后喷淋的处理方式作为利用微生物矿化沉积技术来改善再生骨料性能的最优处理方式。     

建筑废弃物再生粗骨料表面改性试验研究

再生骨料高吸水率和低强度的特征限制了其应用。针对此,本研究使用硅酸钠溶液和硅烷溶液以浸渍改性方法对再生粗骨料进行表面改性,研究了改性剂的浓度、种类、浸渍处理时间、再生骨料的类型以及粒径对改性再生骨料性能的影响,并对表面改性机理进行了分析。结果表明,两种改性剂均可有效提高再生骨料表观密度,降低其吸水率和压碎指标。当硅酸钠溶液浓度为8%、硅烷溶液浓度为10%时,改性效果更好;原始再生骨料的性能越差,改性效果越显著;10~31.5 mm粒径再生骨料的改性效果优于5~10 mm粒径再生骨料的改性效果。硅酸钠溶液与再生骨料表面粘附的废砂浆反应生成的产物物理填充再生骨料表面孔隙和微裂缝的改性效果优于硅烷溶液在骨料表面形成憎水包裹膜层的改性效果。     

MICP浸泡方式对再生砂浆骨料的性能影响试验研究

随着人类对微生物诱导碳酸钙沉积现象的研究发展,微生物矿化沉积技术被提出用于改善再生骨料的性能。对嗜碱芽孢杆菌H4的矿化产物进行XRD及SEM分析,通过是否覆盖薄膜、改变再生砂浆骨料在溶液中的浸泡位置等试验研究MICP浸泡方式对再生砂浆骨料性能影响。研究结果表明,嗜碱芽孢杆菌H4的矿化产物为方解石型碳酸钙,氧气的存在促进了嗜碱芽孢杆菌H4矿化效果,骨料浸泡在溶液中部时嗜碱芽孢杆菌H4对再生砂浆骨料的矿化效果达到最好。     

MICP浸泡方式对再生砂浆骨料的性能影响试验研究

随着人类对微生物诱导碳酸钙沉积现象的研究发展,微生物矿化沉积技术被提出用于改善再生骨料的性能。对嗜碱芽孢杆菌H4的矿化产物进行XRD及SEM分析,通过是否覆盖薄膜、改变再生砂浆骨料在溶液中的浸泡位置等试验研究MICP浸泡方式对再生砂浆骨料性能影响。研究结果表明,嗜碱芽孢杆菌H4的矿化产物为方解石型碳酸钙,氧气的存在促进了嗜碱芽孢杆菌H4矿化效果,骨料浸泡在溶液中部时嗜碱芽孢杆菌H4对再生砂浆骨料的矿化效果达到最好。     

加热改性再生混凝土粗骨料试验研究

采用加热法对简单破碎再生混凝土粗骨料进行正交试验改性研究。加热工艺的控制参数为加热温度、恒温时间,对加热后再生粗骨料表面附着砂浆的剥离方式采用混凝土振动台,控制参数为混凝土振动台振动时间。试验测试了改性前后再生骨料的吸水率、表观密度、压碎指标,采用极差分析法对正交试验结果进行分析。结果表明,加热温度可明显改善再生粗骨料性能,而增加恒温时间及振动台振动时间对提高再生粗骨料性能效果不显著。     

微生物矿化沉积对再生细骨料性能的影响

采用DSM8715菌种作为矿化菌,将再生细骨料浸泡在含有矿化菌的矿化培养液中进行矿化处理。通过XRD对矿化沉淀物进行定性分析,并通过测试再生细骨料的表观密度、压碎指标、吸水率等来探索微生物矿化沉积对再生细骨料的改善效果;利用SEM观察了处理前后再细生骨料表面变化。结果表明,菌种DSM8715矿化反应所产生沉淀为方解石型碳酸钙,经矿化处理后再生细骨料吸水率、压碎指标、表观密度都有明显降低,通过SEM观察发现,经处理后的再生细骨料表面有碳酸钙堵塞孔隙。     

火山灰浆液改性再生粗骨料对混凝土性能的影响

为了研究不同配合比的火山灰浆液改性再生粗骨料对混凝土性能的影响，通过正交试验对比分析了改性和未改性再生粗骨料的吸水率、表观密度和压碎指标，探讨了改性再生粗骨料对混凝土力学性能和抗氯盐侵蚀性能的影响。结果表明：与未改性再生粗骨料相比，改性再生粗骨料的吸水率和表观密度增大，压碎指标减小；在火山灰浆液中掺入30%复合掺合料后，随着复合掺合料中粉煤灰掺量的增加，再生混凝土的抗压强度降低，氯离子扩散系数增大；在火山灰浆液中掺入适量稻壳灰后，再生混凝土的抗压强度提高，氯离子扩散系数减小；在火山灰浆液中掺入适量分散剂后，再生混凝土的抗压强度降低，氯离子扩散系数增大；综合考虑再生混凝土的力学性能和抗氯盐侵蚀性能，火山灰浆液的最佳配合比为矿粉掺量30%、稻壳灰掺量3%、不掺粉煤灰和分散剂。     

再生粗骨料改性的试验研究

研究了用不同方法对再生粗骨料进行改性及改性后再生粗骨料对混凝土抗压强度的影响.结果表明,经过一定的改性处理,再生粗骨料的基本性能有所改善.各改性剂中改性效果最好的是浓度3%的盐酸,其后依次是有机硅防水剂、水泥外掺硅灰浆液、水玻璃、微膨胀高效抗裂防水剂.再生粗骨料改性后对混凝土的工作性能和抗压强度都有不同程度的改善.     

再生粗骨料及再生混凝土性能研究进展

结合国内外再生粗骨料混凝土的研究现状,综述了再生粗骨料性能、再生粗骨料混凝土性能、再生混凝土改性方法及改性后的混凝土性能等方面内容,展望了再生粗骨料及再生混凝土未来研究方向。     

水泥浆改性的再生混凝土粗骨料分析

对再生粗骨料采取水泥浆浸泡的处理方式,研究了此方法对再生粗骨料的改性效果,研究表明:经过浸泡处理后的再生粗骨料的堆积密度提高,吸水率降低,用浸泡后的粗骨料制成的试块抗压强度有较大的提高。     

再生骨料强化对混凝土耐久性的影响

采用铝酸盐水泥对再生粗骨料进行改性,强化再生粗骨料的物理性能,将其用于配制C50再生混凝土。通过对C50再生混凝土的抗氯离子渗透、抗冻性和抗渗性等耐久性进行系统试验研究,结果表明:改性再生粗骨料配制的混凝土耐久性优于未改性再生粗骨料配制的混凝土,且与天然骨料配制的混凝土性能相当,完全用改性再生粗骨料配制的混凝土耐久性满足工程使用要求。     

再生混凝土技术性能研究

本文利用再生骨料代替天然粗骨料,细骨料采用天然砂,制备再生混凝土,试验研究了再生混凝土骨料和再生混凝土的基本性能,并对再生混凝土的造价和能耗进行研究。研究发现:再生骨料的表观密度、堆积密度均低于天然骨料,且再生骨料的吸水率、压碎指标均高于天然骨料;在再生混凝土中掺加粉煤灰和适当加大外加剂掺量对其进行改性后,再生混凝土的工作性能和力学性能达到了天然混凝土的水平;添加粉煤灰后的C30、C40再生混凝土造价和能耗明显低于天然混凝土;用废弃混凝土作再生粗骨料,并掺入适量粉煤灰生产的再生混凝土能耗低、CO2排放量小,节能环保。     

废弃烧结砖再生骨料的改性研究

针对废弃烧结砖再生骨料强度低、吸水率高的问题,采用无机、有机以及有机与无机复合的方法进行改性。通过对废弃烧结砖再生骨料的压碎指标、吸水率、表观密度等性能指标的测试,评价改性效果,最后采用改性效果理想的再生骨料制作混凝土,对配制的再生混凝土抗压强度进行了测试与分析。研究结果表明:砖粉与水泥复掺裹浆情况下,当砖粉替代水泥质量为20%时要比纯水泥裹浆效果理想,9.5～4.75 mm粒径的再生骨料在复掺20%砖粉裹浆后的压碎指标为23.7%,吸水率为3.3%;16～9.5 mm粒径的再生骨料在复掺20%砖粉裹浆后的压碎指标为18.7%,吸水率为5.1%。继续在一次裹浆的基础上进行二次裹浆效果不如一次的好。有机溶剂改性效果不明显,并且导致成本增加。有机与无机复合改性后的再生骨料的压碎指标和吸水率都有很好的改善,环氧树脂与水泥复合改性效果最好的再生骨料的压碎指标为16.8%,达到了国家标准二级骨料的要求。     

强化处理对再生粗骨料物理性能的影响

在筛后重组法预处理再生粗骨料的基础上,分别以纳米SiO2改性法和CO2强化法对再生粗骨料进行强化处理,对比再生骨料强化前后物理性能并与天然骨料进行比较分析。试验结果表明:经筛后重组处理的骨料,吸水率和含泥量有明显降低;纳米SiO2改性法及CO2强化法可改善再生粗骨料性能。     

基于结晶劈裂作用的再生粗骨料冻融改性方法

利用多孔水泥基材料在冻融循环中的孔隙水结晶劈裂原理,开展了不同工况下再生粗骨料的冻融改性试验,以部分或全部去除再生粗骨料表面附着的旧砂浆.结果表明：冻融最低温度越低,附着砂浆的剥除速率越快;经过一定次数的冻融循环后,附着砂浆几乎全部剥离,且改性后的再生粗骨料各项物理力学性能接近天然骨料;高温干燥预处理对后续冻融改性有较好的促进作用.最后,基于孔隙水相变的热力学原理以及冻胀开裂的孔隙介质力学机理,对再生粗骨料的冻融改性进行了理论分析,构建了再生粗骨料细观模型,从细观尺度解释了附着砂浆冻胀开裂及剥离的全过程.     

纳米SiO_2改性再生骨料混凝土工程应用研究及实体性能监测

研究采用纳米SiO2浸渍再生粗骨料的方式对再生骨料混凝进行改性处理,将经纳米改性和未经纳米改性的再生骨料混凝土应用于实际框架结构工程中,并以普通预拌混凝土作对照,采用同配合比的三种混凝土各原位浇筑一根梁,对这三根结构对称、受荷相似的梁开展构件应变监测,同时对同批浇筑的试块进行试验室力学性能测试,进行对比分析,探索纳米SiO2对再生骨料混凝土的改性效果及其应用可行性。分析结果表明未经纳米改性处理的再生骨料混凝土力学性能劣于同配合比的普通预拌混凝土,但经过纳米SiO2改性处理的再生骨料混凝土力学性能明显改善,其强度与变形性能可与普通预拌混凝土相当。研究同时证明,冬季低温施工对于混凝土、尤其是再生骨料混凝土的强度提升及抵抗变形能力发展具有较大的不利影响。