微生物固化砂土的研究进展

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)是一种新兴的土体加固改良技术,该技术具有高效、环保和经济的特点。MICP通过将微生物引入到岩土工程中,利用微生物诱导碳酸钙改善土体的物理力学性能。近年来,生物岩土技术逐渐成为岩土工程的一个热门研究方向。从微生物诱导碳酸钙沉淀的基本原理出发,归纳总结MICP反应中影响因素(细菌、营养液成分、pH、温度和固化方式)对生物固化砂土的影响,阐述生物固化土的岩土工程性质(渗透性、强度、耐久性、液化性、扫描电镜和X射线衍射微观机理)和工程应用(砂土改良、污染土修复、混凝土裂缝修复和飞尘抑制)。通过对国内外MICP方向的文献整理和归纳,探讨MICP发展方向和存在的问题。     

钙源对微生物固化花岗岩残积土效果影响的研究

以巴氏芽孢杆菌为固化菌,研究不同含水率下,氯化钙或乙酸钙对微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)固化花岗岩残积土性能的影响,基于直剪和电镜扫描试验,从宏观和微观角度对固化效果进行探讨和分析。结果表明:低含水率下的内摩擦角和黏聚力高于高含水率下的内摩擦角和黏聚力;微生物诱导碳酸钙沉淀能有效提高花岗岩残积土的抗剪强度,改善其内摩擦角和黏聚力,且黏聚力提升幅度较内摩擦角提升幅度大;乙酸钙为钙源的固化效果比氯化钙好,含水率为30%时,乙酸钙为钙源的花岗岩残积土经MICP固化后与相同含水率下未固化的花岗岩残积土相比内摩擦角提高了34%,黏聚力提升了399%;经电镜扫描和能谱仪分析表明:MICP固化生成的碳酸钙沉淀对土颗粒起到了胶结作用,提高了花岗岩残积土的抗剪强度。     

钙源对微生物沉积碳酸钙固化砂土的试验研究

微生物诱导碳酸钙沉淀是一种环保的地基处理方法,通过微生物和钙盐作用形成碳酸钙沉淀加固土体。钙盐种类的不同对生物固化砂土的效果也不尽相同。选取氯化钙、硝酸钙、乙酸钙和乳酸钙4种钙盐,探究营养液中钙盐种类对微生物固化砂土效果的影响。基于渗透试验、干密度试验、吸水率试验、无侧限抗压强度试验和碳酸钙含量试验测定微生物固化砂土的物理力学指标,从宏观角度分析钙源对微生物固化效果的影响;结合电镜扫描测试,从微观角度分析了钙源对碳酸钙沉淀晶体形态的影响。试验结果表明:硝酸钙的固化效果最好,其次是乙酸钙、氯化钙和乳酸钙;乙酸钙为钙源固化后的砂柱强度达到2.884 MPa;固化后砂柱受压发生破坏主要源于固化薄弱区;无机钙源获取的碳酸钙沉淀颗粒要大于有机钙源。     

碳源对微生物固化砂土效果影响的试验研究

微生物固化砂土需要营养液提供所需的固化环境。营养液成分的不同,其固化效果可能也有所区别。针对营养液中的重要组成部分——碳源,选取无机碳源(碳酸氢铵和碳酸氢钠)、有机碳源(无水乙酸钠和葡萄糖)共4种碳源进行对比研究。通过砂柱试验,测定4种碳源在不同浓度下的物理力学指标,获取每种碳源固化砂土的最优浓度;然后以4种碳源的各自最优浓度,进行不同脲酶活性下的烧杯试验和砂柱试验,测定烧杯试验的SEM和砂柱试验的物理力学指标。试验结果表明:碳酸氢钠、乙酸钠和葡萄糖进行固化砂土的最优浓度为0.03 mol/L,碳酸氢铵固化砂土的最优浓度为0.02 mol/L,有机碳源的固化效果比无机碳源好;不同碳源固化砂土的效果在低脲酶活性下差异性更大;微生物诱导碳酸钙沉淀中,脲酶活性高低是整个诱导固化过程的主导因素;不同碳源诱导产生的碳酸钙沉淀的形态不同。