MICP-FR协同作用改善钙质砂的力学性能及抗侵蚀试验研究

南海岛礁是中国"一带一路"建设的重要支撑。作为岛礁工程的主要建筑材料和地基,钙质砂具有高孔隙、易破碎和强度低等不良特性,难以直接满足工程建设要求。为了改善钙质砂的力学特性,并减少极端暴雨冲刷导致的侵蚀问题,提出微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)协同纤维加筋(FR)改性技术,采用喷淋工艺,对浅表层钙质砂进行改性处理,并考虑胶结液浓度(0.5,1.0,1.5,2.0mol/L)和纤维掺量(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%)对处理效果的影响。通过开展超微型贯入及模拟暴雨冲刷试验,结合冲刷后滤出溶液的电导率变化,对比分析了不同处理方式下钙质砂的胶结固化程度和抗侵蚀能力。研究结果表明:(1)MICP技术可以有效胶结钙质砂,改善其力学性质,胶结液浓度越高,试样碳酸钙含量和贯入阻力越高,2.0mol/L固化效果最佳;(2)纤维的加入能显著提升MICP的固化效果,纤维掺量对微生物固化试样的力学特性有重要影响,峰值贯入阻力随纤维掺量先增加后减小,最优纤维掺量为0.2%;(3)经过MICP固化处理后,试样在模拟暴雨条件下表现出较好的抗雨蚀能力,侵蚀量小于未处理试样的1/7,加入纤维后胶结试样的抗侵蚀能力更佳。MICP-FR协同作用可以高效改善钙质砂的工程特性,能在岛礁建设、海岸开发过程中发挥积极作用。

MICP联合纤维加筋改性钙质砂力学特性研究

钙质砂是中国南海岛礁工程建设的主要建筑材料和地基土成份,其具有高孔隙、易破碎和强度低等不良工程地质特性。为改善钙质砂力学性能,提高其工程可靠性,提出利用微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)协同纤维加筋改性钙质砂。文章通过开展无侧限抗压试验以及扫描电镜测试,对比分析不同纤维掺量下MICP固化钙质砂的力学响应特性及微观破坏机理。结果表明:(1)MICP技术能够有效固化钙质砂,并提升其力学强度;(2)纤维能够增加细菌定殖面积,提升碳酸钙沉积量,并由此提升试样延性和韧性,降低刚度;(3)应力应变曲线呈阶梯状多峰特征。在应力上升阶段,砂颗粒和碳酸钙会发生局部破碎;在峰后应力下降阶段,碳酸钙、砂颗粒、纤维的胶结作用增强了纤维的抗拔性能,限制了破坏面的发展;(4)碳酸钙、砂颗粒、纤维的耦合胶结作用是纤维加筋改善试样韧性、延性的根本原因。

供氧剂浓度和浸泡位置对MICP再生骨料性能的影响

优化矿化方式是提高微生物矿化沉积(MICP)修复再生骨料效果的有效途径。本研究通过改变供氧剂浓度和再生骨料在培养液中的浸泡位置,分析不同矿化方式对再生骨料物理性能的影响,并通过微观分析进一步验证试验结果。结果表明:当过氧化钙浓度为15 g/L,浸泡位置为培养液中部时,MICP再生骨料吸水率降幅为40.4%,压碎指标降幅为19.7%,孔隙率显著降低且孔径分布最佳,同时产生大量碳酸钙晶体填充骨料裂缝,矿化沉积效果最优。