CN110397016A - 一种微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的方法 - Google Patents

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邱荣康
童华炜
方晓填
刘家明
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赵寄橦
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Abstract

本发明提供了一种微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将碳纤维均匀分散到沙土中，得到掺杂有碳纤维的沙土，碳纤维的重量占所述沙土重量的0.1％‑0.4％；(2)向掺杂有碳纤维的沙土中交替间隔灌注菌液和菌营养液。本发明的方法可以有效地提高加固后沙土试样的强度、韧性与塑性，本发明方法制备的加固后的沙土具有好的耐老化性能和耐疲劳性，且环保对环境污染小。

Description

一种微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，一种微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的方法。
背景技术
传统的土壤改良方法，通常利用化学固化剂和化学灌浆材料进行灌浆来加固土壤，容易造成环境污染。新型技术中，微生物利用周围的尿素等有机物以及钙离子，通过自身新陈代谢的过程诱导碳酸钙生成，这一过程称为微生物诱导碳酸钙矿化，即MICP。微生物诱导碳酸钙矿化技术是将岩土基质、菌液以及菌营养液等按比例混合一起进行培养，从而到达固化土壤的作用。微生物在砂土中产生的碳酸钙主要起填充和连接作用。通过无侧限抗压强度试验和渗透系数、碳酸钙生成量的测定，以及SEM(扫描电子显微镜)等技术手段，可以分析微生物固化砂土性能。目前技术中，虽然取得了一定的成效，但也具有一些缺陷，试件通过无侧限抗压强度试验时，很多情况下是试样的脆性破坏。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将碳纤维均匀分散到沙土中，得到掺杂有碳纤维的沙土，碳纤维的重量占所述沙土重量的0.1％-0.4％；
(2)向掺杂有碳纤维的沙土中交替间隔灌注菌液和菌营养液。
所述碳纤维具有密度小，重量轻，耐化学腐蚀性好，耐疲劳，热膨胀系数小的优良特性，通过掺杂碳纤维能够很好的改善微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的性能。
优选地，掺杂有碳纤维的沙土掺杂碳纤维的重量占所述沙土重量的0.2％-0.3％。
优选地，掺杂有碳纤维的沙土掺杂碳纤维的重量占所述沙土重量的0.2％。
优选地，所述碳纤维的尺寸为8-12mm。
优选地，所述交替间隔灌注菌液和菌营养液的方法为：向掺杂有碳纤维的沙土中灌注菌液，静置1-2h，然后灌注菌营养液，静置，其中，每灌注1次菌液并静置1-2h后，灌注5次菌营养液且每灌注1次菌营养液静置5-10h。
采取多次间隔灌也，可以保证生成更多的碳酸钙以及使得碳酸钙更均匀地进行分布，填充和胶结砂土颗粒间的孔隙。
优选地，所述交替间隔灌注菌液和菌营养液的重复次数为5-10次。
优选地，所述交替间隔灌注菌液和菌营养液的重复次数为6次。
优选地，所述碳纤维的拉伸强度不低于3530MPa，拉伸模量为230GPa，断裂伸长率不低于1.5％，含碳率不低于93％。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的方法，可以有效地提高加固后沙土试样的强度、韧性与塑性，本发明方法制备的加固后的沙土具有好的耐老化性能和耐疲劳性，且环保对环境污染小。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
作为本发明实施例的一种微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将碳纤维均匀分散到沙土中，得到掺杂有碳纤维的沙土，碳纤维的重量占所述沙土重量的0.1％；
(2)向掺杂有碳纤维的沙土中灌注菌液，静置1-2h，然后灌注菌营养液，静置，每灌注1次菌液并静置1-2h后，灌注5次菌营养液且每灌注1次菌营养液静置5-10h；
(3)重复步骤(2)6次；
其中，所述碳纤维为碳纤维短切丝，拉伸强度为3530MPa，弹性模量为230GPa，断裂伸长率不低于1.5％，含碳率不低于93％。
实施例2
作为本发明实施例的一种微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将碳纤维均匀分散到沙土中，得到掺杂有碳纤维的沙土，碳纤维的重量占所述沙土重量的0.2％；
(2)向掺杂有碳纤维的沙土中灌注菌液，静置1-2h，然后灌注菌营养液，静置，每灌注1次菌液并静置1-2h后，灌注5次菌营养液且每灌注1次菌营养液静置5-10h；
(3)重复步骤(2)6次；
其中，所述碳纤维为碳纤维短切丝，拉伸强度为3530MPa，弹性模量为230GPa，断裂伸长率不低于1.5％，含碳率不低于93％。
实施例3
作为本发明实施例的一种微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将碳纤维均匀分散到沙土中，得到掺杂有碳纤维的沙土，碳纤维的重量占所述沙土重量的0.3％；
(2)向掺杂有碳纤维的沙土中灌注菌液，静置1-2h，然后灌注菌营养液，静置，每灌注1次菌液并静置1-2h后，灌注5次菌营养液且每灌注1次菌营养液静置5-10h；
(3)重复步骤(2)6次；
其中，所述碳纤维为碳纤维短切丝，拉伸强度为3530MPa，弹性模量为230GPa，断裂伸长率不低于1.5％，含碳率不低于93％。
实施例4
作为本发明实施例的一种微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将碳纤维均匀分散到沙土中，得到掺杂有碳纤维的沙土，碳纤维的重量占所述沙土重量的0.4％；
(2)向掺杂有碳纤维的沙土中灌注菌液，静置1-2h，然后灌注菌营养液，静置，每灌注1次菌液并静置1-2h后，灌注5次菌营养液且每灌注1次菌营养液静置5-10h；
(3)重复步骤(2)6次；
其中，所述碳纤维为碳纤维短切丝，拉伸强度为3530MPa，弹性模量为230GPa，断裂伸长率不低于1.5％，含碳率不低于93％。
对比例1
作为本发明对比例的一种微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)向掺杂有碳纤维的沙土中灌注菌液，静置1-2h，然后灌注菌营养液，静置，每灌注1次菌液并静置1-2h后，灌注5次菌营养液且每灌注1次菌营养液静置5-10h；
(2)重复步骤(1)6次。
按照实施例1-4、对比例1的方法，在模具中制备试样，试样规格直径39.1mm高度为80mm的三轴试样。
1、检测上述试样的抗压强度和耐疲劳性。
2、检测上述试样的碳酸钙含量。
3、检测结果
对样品的检测结果如表1所示：
表1实施例1-4、对比例1制备的试样的性能
试样 抗压强度Mpa 碳酸钙含量％
实施例1 0.39 12.44
实施例2 0.42 14.58
实施例3 0.37 13.28
实施例4 0.35 13.18
对比例1 0.23 11.30
由表1的结果可知，实施例1-4与对比例1相比，添加有碳纤维的沙土，得到的碳酸钙沉淀加固沙土的样本中碳酸钙含量明显增加，抗压强度得到了提升对比例实施例1-4的结果，发明碳纤维的添加含量为0.2％-0.3％时，效果更好。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将碳纤维均匀分散到沙土中，得到掺杂有碳纤维的沙土，碳纤维的重量占所述沙土重量的0.1％-0.4％；
(2)向掺杂有碳纤维的沙土中交替间隔灌注菌液和菌营养液。
2.根据权利要1所述的微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的方法，其特征在于，所述掺杂有碳纤维的沙土中碳纤维的重量占所述沙土重量的0.2％-0.3％。
3.根据权利要1所述的微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的方法，其特征在于，所述掺杂有碳纤维的沙土中碳纤维的重量占所述沙土重量的0.2％。
4.根据权利要1-3任一所述的微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的方法，其特征在于，所述碳纤维的长度为8-12mm。
5.根据权利要4所述的微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的方法，其特征在于，所述交替间隔灌注菌液和菌营养液的方法为：向掺杂有碳纤维的沙土中灌注菌液，静置1-2h，然后灌注菌营养液，静置；其中，每灌注1次菌液并静置1-2h后，灌注5次菌营养液且每灌注1次菌营养液静置5-10h。
6.根据权利要5所述的微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的方法，其特征在于，所述交替间隔灌注菌液和菌营养液的重复次数为5-10次。
7.根据权利要5所述的微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的方法，其特征在于，所述交替间隔灌注菌液和菌营养液的重复次数为6次。
8.根据权利要1所述的微生物诱导碳酸钙沉淀加固沙土的方法，其特征在于，所述碳纤维的拉伸强度不低于3530MPa，拉伸模量为239GPa，断裂伸长率不低于1.5％，含碳量不低于93％。
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