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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土壤生态防护工程,具体地指一种新型可得然胶结合micp技术固结砂土的土壤加固实施方法。
技术介绍
1、随着城市化和基础设施建设的不断发展,水泥需求持续增长,成为现代建筑和工程领域不可或缺的建材。然而,水泥的生产和使用会对环境产生负面影响,包括其生产过程中的高温煅烧会释放出大量二氧化碳,造成温室效应,加剧全球气候变暖,进而诱发出一系列生态问题。此外,原材料开采以及废弃物处理也会污染土地并破坏生物多样性,因此,寻找一种新型的可持续发展的环保材料和措施以替代水泥至关重要。
2、在土木和建筑工程实践中,生物聚合物已广泛应用于混凝土混合物、钻井液和水泥灌浆等建筑材料,充当增塑剂或增粘剂。在岩土工程领域,已有将生物聚合物作为新型材料引入土壤处理和地基改良的领域的例子。micp矿化形成的碳酸钙能将松散颗粒胶结成一个整体,显著提高砂体的强度、抗侵蚀性能,并改善砂土的孔隙结构,降低渗透率,在加强砂土方面初步取得了一定成果。但在micp应用的过程中,发现仅通过添加细菌进行微生物矿化固结的砂土抗折效果一般,限制了其更广泛的工程应用。
3、因此,亟需寻求提高固结强度的简便有效的方法。目前,与微生物固结砂土已有部分相关报道。如公开号为cn115354644a的现有技术公开了一种减少micp固化土灌注次数的方法,通过在胶结液中加入絮凝剂等作为强化剂,不仅能将松散的土被快速固化成型,能大幅减少灌注次数,并具有一定的无侧限抗压强度,因此方便施工、节约材料。公开号为cn115895666a的现有技术公开了一种micp-改性丝
4、有鉴于此特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足,提供一种可得然胶结合micp技术固结砂土的办法。
2、为解决上述技术问题,本专利技术采用技术方案的基本构思是:
3、一种可得然胶结合micp技术固结砂土的办法,包括如下具体步骤:
4、步骤1:称取筛后的标准砂,与对应质量浓度的可得然胶充分混匀,装入定制模具后制成高70-90mm的砂柱试样;其中,标准砂的重量为130-150g,且过55-65目筛后的细砂,定制模具为顶部开口、底部密封的pvc圆筒,pvc圆筒的内径35-38mm、高110-130mm,向底部插入200μl的移液枪枪头作为加样通道,并在模具的底部垫上两层医用纱;
5、步骤2:将过滤除菌的尿素溶液加入灭菌后的培养基中后,再将菌种接入培养基并振荡培养,得到生长对数期的巴氏芽孢杆菌菌液;其中,培养基加入过滤除菌的尿素溶液前需要于高温高压灭菌,培养基为nb-urea液体培养基,nb-urea液体培养基成分至少包括蛋白胨8-12g/l,牛肉膏4-6g/l,氯化钠4-6g/l,硫酸铵8-12g/l;菌种接入培养基后振荡培养12-15h,培养温度为28-35℃,振荡转速为170-190rpm;
6、步骤3:将等体积的氯化钙溶液和尿素溶液混合后制成胶结液;其中,氯化钙溶液的浓度为2mol/l,尿素溶液的浓度为2mol/l,胶结液的浓度为1mol/l,胶结液为二水氯化钙溶液和尿素溶液得体积混合液;
7、步骤4:将1.1倍孔隙体积的无菌水通过模具的注浆口注入,并于培养箱静置以饱和试样;其中,在无菌水注入定制模具后于30℃恒温培养箱静置24h以饱和试样,蠕动泵的注浆速率为1ml/min;
8、步骤5:饱和结束后注入固定液,于培养箱静置;其中,在注入固定液后于30℃恒温培养箱静置6h,固定液为0.05mol/l的二水氯化钙溶液;
9、步骤6:静置完毕后注入胶结液,于培养箱静置;其中,在注入胶结液后于30℃恒温培养箱静置6h;
10、步骤7:将步骤2中的菌液离心,弃上清后用新鲜的培养基制成od为1的菌液重悬液,在步骤6静置完毕后注入于培养箱静置,其中,步骤6和步骤7为一轮注浆,共注浆十四轮,在胶结液和菌液重悬液最后一轮注入后反应20h;其中,巴氏芽孢杆菌菌液于4℃、6000r离心5min,菌液重悬液注入后于30℃恒温培养箱静置20h;
11、步骤8:注浆完毕后将砂柱脱模,用去离子水冲洗试样,将其放入烘箱烘至恒重,进行无侧限抗压强度(ucs)测试;其中,无侧限抗压强度(ucs)测试是利用yyw-ⅲ型数显石灰无侧限压力仪。
12、其中,步骤4、步骤5、步骤6、步骤7中的液体注入量均为砂样的1.1倍孔隙体积。
13、采用上述技术方案后,本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果,当然,实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以下所述的所有优点:
14、本专利技术的可得然胶的持水性能够留存更多的胶结液和微生物,即留存更多的ca2+,使得有机会生成更多的碳酸钙颗粒。
15、本专利技术的添加了0.5%可得然胶的砂柱的ucs平均达到255kpa,是空白组的1.75倍。可得然胶的脱水收缩性能够将砂粒紧密相连,可得然胶还诱导形成新的团状形貌方解石,促进方解石形成更致密的簇状花状聚集体,增强砂柱的力学性能。此外,可得然胶在颗粒间作为粘连性胶水形成的分子间氢键形成的“桥”一同增大颗粒间摩擦力和拉力,通过有效的能量耗散提高砂柱的力学性能。
16、下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的描述。
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1.一种可得然胶结合MICP技术固结砂土的办法,其特征在于,包括如下具体步骤:
2.根据权利要求1所述的一种可得然胶结合MICP技术固结砂土的办法,其特征在于,在步骤1中,标准砂的重量为130-150g,且过55-65目筛后的细砂,定制模具为顶部开口、底部密封的PVC圆筒,PVC圆筒的内径35-38mm、高110-130mm,向底部插入200μL的移液枪枪头作为加样通道,并在模具的底部垫上两层医用纱。
3.根据权利要求1所述的一种可得然胶结合MICP技术固结砂土的办法,其特征在于,在步骤2中,培养基加入过滤除菌的尿素溶液前需要于高温高压灭菌,培养基为NB-Urea液体培养基,NB-Urea液体培养基成分至少包括蛋白胨8-12g/L,牛肉膏4-6g/L,氯化钠4-6g/L,硫酸铵8-12g/L;菌种接入培养基后振荡培养12-15h,培养温度为28-35℃,振荡转速为170-190rpm。
4.根据权利要求1所述的一种可得然胶结合MICP技术固结砂土的办法,其特征在于,在步骤3中,氯化钙溶液的浓度为2mol/L,尿素溶液的浓度为2mol/L,胶结液
5.根据权利要求1所述的一种可得然胶结合MICP技术固结砂土的办法,其特征在于,在步骤4中,在无菌水注入定制模具后于30℃恒温培养箱静置24h以饱和试样,蠕动泵的注浆速率为1mL/min。
6.根据权利要求1所述的一种可得然胶结合MICP技术固结砂土的办法,其特征在于,在步骤5中,在注入固定液后于30℃恒温培养箱静置6h,固定液为0.05mol/L的二水氯化钙溶液。
7.根据权利要求1所述的一种可得然胶结合MICP技术固结砂土的办法,其特征在于,在步骤6中,在注入胶结液后于30℃恒温培养箱静置6h。
8.根据权利要求1所述的一种可得然胶结合MICP技术固结砂土的办法,其特征在于,在步骤7中,巴氏芽孢杆菌菌液于4℃、6000r离心5min,菌液重悬液注入后于30℃恒温培养箱静置20h。
9.根据权利要求1所述的一种可得然胶结合MICP技术固结砂土的办法,其特征在于,在步骤8中,无侧限抗压强度(UCS)测试是利用YYW-Ⅲ型数显石灰无侧限压力仪。
10.根据权利要求1所述的一种可得然胶结合MICP技术固结砂土的办法,其特征在于,步骤4、步骤5、步骤6、步骤7中的液体注入量均为砂样的1.1倍孔隙体积。
...【技术特征摘要】
1.一种可得然胶结合micp技术固结砂土的办法,其特征在于,包括如下具体步骤:
2.根据权利要求1所述的一种可得然胶结合micp技术固结砂土的办法,其特征在于,在步骤1中,标准砂的重量为130-150g,且过55-65目筛后的细砂,定制模具为顶部开口、底部密封的pvc圆筒,pvc圆筒的内径35-38mm、高110-130mm,向底部插入200μl的移液枪枪头作为加样通道,并在模具的底部垫上两层医用纱。
3.根据权利要求1所述的一种可得然胶结合micp技术固结砂土的办法,其特征在于,在步骤2中,培养基加入过滤除菌的尿素溶液前需要于高温高压灭菌,培养基为nb-urea液体培养基,nb-urea液体培养基成分至少包括蛋白胨8-12g/l,牛肉膏4-6g/l,氯化钠4-6g/l,硫酸铵8-12g/l;菌种接入培养基后振荡培养12-15h,培养温度为28-35℃,振荡转速为170-190rpm。
4.根据权利要求1所述的一种可得然胶结合micp技术固结砂土的办法,其特征在于,在步骤3中,氯化钙溶液的浓度为2mol/l,尿素溶液的浓度为2mol/l,胶结液的浓度为1mol/l,胶结液为二水氯化钙溶液和尿素溶液得体积混合液。
【专利技术属性】
技术研发人员:张文超,秦海晨,秦粉菊,宋书泓,
申请(专利权)人:苏州科技大学,
类型:发明
国别省市:
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