CN113310768B - 一种用浸泡法制备微生物砂柱试样的刚性制样模具 - Google Patents

一种用浸泡法制备微生物砂柱试样的刚性制样模具 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用浸泡法制备微生物砂柱试样的刚性制样模具，包括外层模具、内层模具、上封口盖和下封口盖，所述内层模具位于外层模具内，上封口盖和下封口盖分别固定在外层模具的上端和下端，所述外层模具为空心圆柱，其侧壁开设有多个均匀排布的孔，内层模具为网状的空心圆柱，上封口盖和下封口盖均为网状的圆片。本发明的具有拆模方便、适用范围广的优点，同时最终试样形状标准，强度高。

Description

一种用浸泡法制备微生物砂柱试样的刚性制样模具
技术领域
本发明涉及一种制备微生物砂柱试样的模具，属于岩土工程技术领域。
背景技术
在目前的微生物固结松散砂子的研究中，试样的无侧限抗压强度是一个重要的评价指标。浸泡法是目前微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）技术固结松散砂子的工艺方法之一。该方法是通过对松散砂子提前用菌液拌和后放入制样模具中，再将制样模具浸入胶结营养液中自然反应，从而形成微生物砂粒的固结体。然而，目前利用浸泡法MICP来加固松散砂子的研究中，采用的制样模具是以土工布为材料的柔性模具，虽然土工布能阻止砂子和细菌的流出，但同时细菌和砂子附着在土工布表面，随着胶结营养液的不断渗入，土工布上的细菌会先产生MICP反应，MICP反应生成的碳酸钙也会被土工布吸附，从而堵塞土工布的孔隙，导致胶结营养液不能够进一步渗入试样内部，影响固结效果。采用柔性模具制备的试样的无侧限抗压强度往往较低。另一方面，由于柔性模具土工布被MICP产物碳酸钙和砂子的混合物粘连至试样表面，难以拆除，给拆模造成极大的困扰，并且导致制备的试样表面很不平整，不是岩土工程中常用的标准试件。此外，土工布制成的柔性模具对细颗粒试样非常不利，柔性模具的使用范围局限性较大。因此，有必要设计一种用浸泡法制备微生物砂柱试样的制样模具来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用浸泡法制备微生物砂柱试样的刚性制样模具，以解决浸泡法制作微生物固结砂粒试样的无侧限抗压强度低、形状不标准、制样效果差、拆模困难、对细颗粒砂子适用性差的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用浸泡法制备微生物砂柱试样的刚性制样模具，包括外层模具、内层模具、上封口盖和下封口盖，所述内层模具位于外层模具内，上封口盖和下封口盖分别固定在外层模具的上端和下端，所述外层模具为空心圆柱，其侧壁开设有多个均匀排布的孔，内层模具为网状的空心圆柱，上封口盖和下封口盖均为网状的圆片。
所述内层模具外壁与外层模具内壁紧贴。
所述外层模具的侧壁厚度为2mm，其侧壁的孔的直径为4~8mm。
所述外层模具的材质为聚氯乙烯材料。
所述内层模具由两片钢网组成，每片钢网弯曲成一个半圆形柱，两个半圆形柱对向拼合成一个空心圆柱。
所述内层模具中，钢网的孔径是0.1~0.4mm。
所述内层模具的内径为50mm，高度为100mm。
所述上封口盖和下封口盖均为钢网，钢网的孔径是0.1~0.4mm，上封口盖和下封口盖的直径均为53mm。
所述内层模具、上封口盖和下封口盖的材质均为304不锈钢。
所述下封口盖和上封口盖均通过热熔胶与外层模具粘接固定。
有益效果：本发明的浸泡法制备微生物砂柱试样的刚性制样模具，具有拆模方便、适用范围广的优点，并且利用此模具制备的微生物砂柱试样形状标准，强度高。
附图说明
图1使本发明的制备微生物砂柱试样的浸泡模具；
图2是本发明的制备微生物砂柱试样的浸泡模具零件图；
图3是本发明具体实施例图；
图4是采用本发明之后的最终成型试样图；
图中：1、外层模具；2、内层模具；2-1、第一钢网；2-2、第二钢网；3、上封口盖；4、下封口盖。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，本发明的一种用浸泡法制备微生物砂柱试样的刚性制样模具，包括外层模具1、内层模具2、上封口盖3和下封口盖4，内层模具2位于外层模具1内，内层模具2外壁与外层模具1内壁紧贴，上封口盖3和下封口盖4分别固定在外层模具1的上端和下端，外层模具1为空心圆柱，其侧壁开设有多个均匀排布的孔，内层模具2为网状的空心圆柱，上封口盖3和下封口盖4均为网状的圆片。
外层模具1的侧壁厚度为2mm，其侧壁的孔的直径为4~8mm。外层模具1的材质为聚氯乙烯材料。外层模具1由一块聚氯乙烯板卷曲成圆柱状形成，且沿长度方向有一条贯通的接缝。
内层模具2的内径为50mm，高度为100mm。内层模具2由两片钢网组成，钢网的孔径是0.1~0.4mm，钢网的材质为304不锈钢。每片钢网弯曲成一个半圆形柱，两个半圆形柱对向拼合成一个空心圆柱。
上封口盖3和下封口盖4均为钢网，钢网的孔径是0.1~0.4mm，钢网的材质均为304不锈钢。上封口盖3和下封口盖4的直径均为53mm。下封口盖4是在装沙前用热熔胶粘紧粘牢，上封口盖3是在装沙后用热熔胶粘紧粘牢。
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例
先将外层模具1开孔和开缝，再用304不锈钢网组成两个半圆柱型放在外层模具1的内部，使第一钢网2-1与第二钢网2-2紧贴外层模具1内壁，作为内层模具2，再将一个圆形304不锈钢网片作为下封口盖2用热熔胶与外层模具1粘紧粘牢。将含有巴氏芽孢杆菌的菌液与不同粒径的标准砂拌和，再分数次放入内层模具2中，边倒入边压实。最后将另一个圆形304不锈钢网片作为上封口盖3用热熔胶与外层模具粘紧粘牢。外层模具1为PVC材质，厚度为2mm，孔的直径为7mm，内层模具2及上下封口盖3、4为304不锈钢网纱，孔径为0.3mm，模具整体为直径d=50mm、高度h=100mm。细菌为巴士芽孢杆菌，胶结液为1.5mol/L的尿素和氯化钙的混合溶液。不同粒径的标准砂试样成品如表1所示。
表1 实施例的最终试样无侧限抗压强度测试结果
Figure DEST_PATH_IMAGE001
通过图3可以看出采用本发明的模具制备的微生物沙柱试样效果良好，形状规则，颗粒粒径小于2mm的砂子都可以被胶结为一个整体，并具有一定强度。在无侧限抗压强度测试试验下，试样最大无侧限抗压强度可达12.88 MPa。
本发明方案中的用浸泡法制备微生物砂柱试样的刚性制样模具，可以有效提高细颗粒砂子的试样的强度，任何颗粒粒径下的砂子都能够具有标准的形状，相对传统土工布柔性模具，试样无侧限抗压强度也都明显提升，并且拆模方便。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用浸泡法制备微生物砂柱试样的刚性制样模具，其特征在于：包括外层模具（1）、内层模具（2）、上封口盖（3）和下封口盖（4），所述内层模具（2）位于外层模具（1）内，上封口盖（3）和下封口盖（4）分别固定在外层模具（1）的上端和下端，所述外层模具（1）为空心圆柱，其侧壁开设有多个均匀排布的孔，内层模具（2）为网状的空心圆柱，上封口盖（3）和下封口盖（4）均为网状的圆片；所述外层模具（1）的材质为聚氯乙烯材料；所述内层模具（2）由两片钢网组成，每片钢网弯曲成一个半圆形柱，两个半圆形柱对向拼合成一个空心圆柱；所述内层模具（2）、上封口盖（3）和下封口盖（4）的材质均为304不锈钢；
所述模具的使用方法为：先将外层模具（1）开孔和开缝，再用304不锈钢网组成两个半圆柱型放在外层模具（1）的内部，使第一钢网（2-1）与第二钢网（2-2）紧贴外层模具（1）内壁，作为内层模具（2），再将一个圆形304不锈钢网片作为下封口盖（2）用热熔胶与外层模具（1）粘紧粘牢；将含有巴氏芽孢杆菌的菌液与不同粒径的标准砂拌和，再分数次放入内层模具（2）中，边倒入边压实；最后将另一个圆形304不锈钢网片作为上封口盖（3）用热熔胶与外层模具粘紧粘牢。
2.根据权利要求1所述的用浸泡法制备微生物砂柱试样的刚性制样模具，其特征在于：所述内层模具（2）外壁与外层模具（1）内壁紧贴。
3.根据权利要求1所述的用浸泡法制备微生物砂柱试样的刚性制样模具，其特征在于：所述外层模具（1）的侧壁厚度为2mm，其侧壁的孔的直径为4~8mm。
4.根据权利要求1所述的用浸泡法制备微生物砂柱试样的刚性制样模具，其特征在于：所述内层模具（2）中，钢网的孔径是0.1~0.4mm。
5.根据权利要求1所述的用浸泡法制备微生物砂柱试样的刚性制样模具，其特征在于：所述内层模具（2）的内径为50mm，高度为100mm。
6.根据权利要求1所述的用浸泡法制备微生物砂柱试样的刚性制样模具，其特征在于：所述上封口盖（3）和下封口盖（4）均为钢网，钢网的孔径是0.1~0.4mm，上封口盖（3）和下封口盖（4）的直径均为53mm。
7.根据权利要求1所述的用浸泡法制备微生物砂柱试样的刚性制样模具，其特征在于：所述下封口盖（4）和上封口盖（3）均通过热熔胶与外层模具（1）粘接固定。
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