[發(fā)明專利]一種纖維加筋微生物固化聯(lián)合改善鈣質(zhì)砂力學性能的方法

在審

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• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN110685266A
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設計）人: 林勝強;雷學文;張彬;董歡;趙涵洋;劉特
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢科技大學
• 主分類號: E02D3/00
• 分類號: E02D3/00;E02D3/12;C12N1/20;C12R1/07
• 代理公司: 42222 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 吳艷姣

本發(fā)明提供一種纖維加筋微生物固化聯(lián)合改善鈣質(zhì)砂力學性能的方法，在模具底部裝入粗砂礫作為隔流層，將纖維與鈣質(zhì)砂混合攪拌均勻，裝填于試樣模具中并夯實，然后重新取同樣長度的單絲短切玄武巖纖維按照同樣的比例與鈣質(zhì)砂混合，攪拌均勻，裝填于試樣模具中并夯實，重復多次直至裝填完畢，鋪上隔流層。將巴氏芽孢桿菌凍干粉，通過斜面活化培養(yǎng)、甘油管保存、擴大培養(yǎng)等工序得到菌液。向松散的纖維和砂的混合物中，用蠕動泵先從模具上端通入菌液后靜置，待菌液完全滲出后，再從模具下端通入尿素和氯化鈣的混合溶液，待混合溶液完全滲出后，靜置2小時，反復固化。此方法提高了鈣質(zhì)砂的無側(cè)限抗壓強度和抗拉強度，解決了固化體脆性破壞等缺陷。

技術領域

本發(fā)明屬于巖土-生物-化學-交叉學科領域，特別涉及一種纖維加筋微生物固化聯(lián)合改善 鈣質(zhì)砂力學性能的方法。

背景技術

鈣質(zhì)砂是一種特殊的巖土介質(zhì)，廣泛分布于我國南海島礁之中，隨著我國南海建設的大 力發(fā)展，鈣質(zhì)砂的地基改善成為島礁建設的重要一環(huán)。鈣質(zhì)砂是一種形狀不規(guī)則、棱角多、 質(zhì)脆且含有內(nèi)孔隙、易破碎、易膠結(jié)的特殊巖土材質(zhì)，與普通陸源砂有較大區(qū)別。

傳統(tǒng)的地基處理通常采用強夯法、預壓法、置換法和化學灌漿等方法，這些方法費用較 高、能耗高，甚至產(chǎn)生環(huán)境污染。MICP技術是近年來巖土工程領域新興的一種地基處理技 術，具有節(jié)能、環(huán)保、對土體擾動小等優(yōu)點。微生物固化技術主要是通過向特定的微生物提 供營養(yǎng)物質(zhì)和金屬離子溶液等，利用微生物自身生命活動產(chǎn)生的脲酶，分解尿素生成碳酸根 離子和氨根離子，其中碳酸根離子與金屬離子結(jié)合生成碳酸鹽，碳酸鹽作用于砂土之間，使 砂土形成一個具有一定強度的整體。

微生物固化技術用于松散鈣質(zhì)砂固化方面也取得了許多成果，得到的鈣質(zhì)砂固化體強度 達到數(shù)MPa；但是，鈣質(zhì)砂固化體在受到無側(cè)限壓縮荷載的條件下，固化體的延性較差， 易出現(xiàn)脆性破壞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種纖維加筋微生物固化聯(lián)合改善鈣質(zhì)砂力學性能的方法，旨在解 決現(xiàn)有微生物技術在固化處理鈣質(zhì)砂存在脆性破壞以及得到最佳的玄武巖纖維長度和含量， 以此來改善鈣質(zhì)砂固化體的力學性能。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種纖維加筋微生物固化聯(lián)合改善鈣質(zhì)砂力學性能的方法，纖維 加筋微生物固化聯(lián)合改善鈣質(zhì)砂力學性能的方法包括以下步驟：

將一定長度的單絲短切玄武巖纖維按照一定含量摻入到鈣質(zhì)砂中，攪拌至纖維均勻分 布，然后將纖維和砂的混合物填裝于模具中，并且在需要固化的砂樣兩端裝填隔流層；

將巴氏芽孢桿菌凍干粉，通過活化培養(yǎng)、甘油管保存、擴大培養(yǎng)工序得到菌液，調(diào)節(jié) pH待用；

向松散的纖維和砂的混合物中，用蠕動泵通入配置好的菌液，再注入尿素和氯化鈣的混 合溶液，設置為固化了一次，反復固化多次。

進一步，該纖維加筋微生物固化聯(lián)合改善鈣質(zhì)砂力學性能的方法具體為：

取高度為165mm，直徑為50mm的試樣模具，將試驗模具均勻切開成三瓣，然后用喉箍箍緊，并且在模具內(nèi)部用三軸試驗使用的乳膠膜套好，防止漏水。在其底部裝填20mm厚的2-5mm的粗砂礫作為隔流層。將4-18mm長的單絲短切玄武巖纖維與鈣質(zhì)砂按照 0.4％-1.2％(纖維占砂重量的百分比)的重量比混合，利用手工攪拌的方法，攪拌至纖維均 勻分布，然后裝填10mm后停止并夯實，之后重新取同樣長度的單絲短切玄武巖纖維按照 同樣的比例與鈣質(zhì)砂混合，攪拌至纖維均勻分布，裝填于試樣模具中并夯實，重復10次直 至裝填完畢，再在纖維和砂的混合物(即需固化的砂樣)上端裝入20mm厚度的直徑為2-5mm 的粗砂礫作為隔流層。將巴氏芽孢桿菌凍干粉，通過斜面活化培養(yǎng)、甘油管保存、擴大培養(yǎng) 等工序得到的菌液，調(diào)節(jié)pH至7.3，得到的菌液放入4℃的冰箱中保存，7d內(nèi)使用。