多试验因素耦合下MICP固化砂土的试验研究

摘要：

为了优选MICP(microbial induced carbonate precipitation)固化砂土过程中的试验因素,采用中心注浆法耦合6个试验因素,以圆形硅质砂为试验材料,根据正交试验的设计原则进行了25种工况的MICP砂柱固化试验.检测了砂柱固化过程中反应前后Ca2+浓度变化和固化后砂柱各部位的CaCO3晶体含量,并采用SEM观测了砂柱内部CaCO3晶体的微观形态.通过分析各个试验因素对Ca2+利用率的影响,发现影响Ca2+利用率的主要因素有菌液浓度、胶结液浓度和矿化反应时间,且菌液浓度越高,胶结液浓度越低,反应时间越长,Ca2+利用率越高.菌液静置过程中存在细菌下沉现象,从而影响CaCO3晶体的生成位置.固化砂柱内部CaCO3晶体分布的研究结果表明,矿化生成的CaCO3会随着砂土中的水流迁徙,浆液的流速越大,砂柱内部晶体的平均含量越高,且分布越均匀.SEM的观测结果显示,固化砂柱内部CaCO3晶体以方解石为主,但胶结液浓度会影响晶体的尺寸大小.当胶结液浓度高于750 mmol/L时,CaCO3晶体呈现堆叠式发展.当菌液浓度较高并且胶结液静置时间较短时,会出现球霰石的晶体形态.MICP固化砂土的强度随CaCO3含量的增加而升高,但同时会受到晶体的分布以及大小等因素的影响.MICP固化砂土试验因素的优选结果为:菌液的OD600值0.5～1.0,菌液静置时间3 h,胶结液浓度不高于500 mmol/L,浆液的流速与传输距离相关,胶结液的最优静置时间为使Ca2+完全消耗.

关键词：MICP、砂土固化、CaCO3晶体、试验因素优选

所属期刊栏目：53

分类号：TU526(建筑材料)

资助基金：国家重点研发计划资助项目;国家自然科学基金资助项目;天津市自然科学基金资助项目

在线出版日期：2020-05-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：517-526