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Experimental study on mitigating wind erosion of calcareous desert sand using spray method for microbially induced calcium carbonate precipitation 被引量:5
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作者 Monika Dagliya Neelima Satyam +1 位作者 Meghna Sharma Ankit Garg 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2022年第5期1556-1567,共12页
Wind erosion is one of the significant natural calamities worldwide, which degrades around one-third of global land. The eroded and suspended soil particles in the environment may cause health hazards, i.e.allergies a... Wind erosion is one of the significant natural calamities worldwide, which degrades around one-third of global land. The eroded and suspended soil particles in the environment may cause health hazards, i.e.allergies and respiratory diseases, due to the presence of harmful contaminants, bacteria, and pollens.The present study evaluates the feasibility of microbially induced calcium carbonate precipitation(MICP)technique to mitigate wind-induced erosion of calcareous desert sand(Thar desert of Rajasthan province in India). The temperature during biotreatment was kept at 36℃ to stimulate the average temperature of the Thar desert. The spray method was used for bioaugmentation of Sporosarcina(S.) pasteurii and further treatment using chemical solutions. The chemical solution of 0.25 pore volume was sprayed continuously up to 5 d, 10 d, 15 d, and 20 d, using two different concentration ratios of urea and calcium chloride dihydrate viz 2:1 and 1:1. The biotreated samples were subjected to erosion testing(in the wind tunnel) at different wind speeds of 10 m/s, 20 m/s, and 30 m/s. The unconfined compressive strength of the biocemented crust was measured using a pocket penetrometer. The variation in calcite precipitation and microstructure(including the presence of crystalline minerals) of untreated as well as biotreated sand samples were determined through calcimeter, scanning electron microscope(SEM), and energydispersive X-ray spectroscope(EDX). The results demonstrated that the erosion of untreated sand increases with an increase in wind speeds. When compared to untreated sand, a lower erosion was observed in all biocemented sand samples, irrespective of treatment condition and wind speed. It was observed that the sample treated with 1:1 cementation solution for up to 5 d, was found to effectively resist erosion at a wind speed of 10 m/s. Moreover, a significant erosion resistance was ascertained in15 d and 20 d treated samples at higher wind speeds. The calcite content percentage, thickness of crust,bulk density, and surface strength of biocemented sand were enhanced with the increase in treatment duration. The 1:1 concentration ratio of cementation solution was found effective in improving crust thickness and surface strength as compared to 2:1 concentration ratio of cementation solution. The calcite crystals formation was observed in SEM analysis and calcium peaks were observed in EDX analysis for biotreated sand. 展开更多
关键词 Control wind erosion Microbially induced calcium carbonate precipitation(micp) Surface strength Wind tunnel Calcite precipitation
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基于高密度电阻率成像技术的MICP浆液入渗过程监测研究
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作者 兰润扬 林锴 +2 位作者 唐朝生 章君政 施斌 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期577-584,共8页
微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术是一种生态环保、前景广阔的土体改性方法,其改性效果与浆液的入渗特征密切相关。为此,提出将高密度电阻率成像(ERT)技术用于MICP浆液入渗过程监测。文章通过开展模型试验,对石英砂试样进行混合一步注浆... 微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术是一种生态环保、前景广阔的土体改性方法,其改性效果与浆液的入渗特征密切相关。为此,提出将高密度电阻率成像(ERT)技术用于MICP浆液入渗过程监测。文章通过开展模型试验,对石英砂试样进行混合一步注浆法MICP处理,同时对试样持续进行ERT监测及电导率分析,获取了试样的三维电阻率变化特征,处理完成后测定了试样中碳酸钙含量的空间分布。结果表明:(1)MICP反应过程中,砂土与注浆液电导率随尿素分解而逐渐升高;(2)注浆液的迁移分布对砂土内部低电阻区的分布规律起主导作用,而碳酸钙沉淀的影响较小;(3)在MICP处理过程中,碳酸钙沉淀的生成与注浆液的迁移渗透相互作用,共同影响改性效果;(4)ERT技术可有效监测MICP处理区电阻率的时空演化特征,准确反映注浆液渗透迁移情况,进而评价改性效果。研究结果表明,采用ERT技术监测MICP改性土体过程具有可行性,为评价和优化微生物矿化改性效果提供了新的技术思路和方向。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 高密度电法 入渗过程 土体电阻率
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MICP技术在地下水封油库渗控注浆中的应用潜力
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作者 刘乾灵 张彬 +6 位作者 李玉涛 韩程 王金昌 王敬奎 彭振华 李俊彦 梁建毅 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期1412-1423,共12页
地下水封油库在建设及运营过程中洞室涌水量大小是影响洞库水封安全和运营成本的重要因素。目前地下水封油库工程建设中采用传统的注浆方式难以将围岩渗透性降低到设计要求,因此洞室涌水量得不到很好的控制。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP... 地下水封油库在建设及运营过程中洞室涌水量大小是影响洞库水封安全和运营成本的重要因素。目前地下水封油库工程建设中采用传统的注浆方式难以将围岩渗透性降低到设计要求,因此洞室涌水量得不到很好的控制。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术具有注浆黏度低、环境适应性强、生成矿化物质稳定等显著优点,引起了学术界与工程界广泛的兴趣和研究。本文首先分析了地下水封油库涌水量控制中存在的相关问题,然后阐述了MICP技术对裂隙渗流控制的机理、影响因素以及对裂隙渗透性的影响效果,最后探讨了MICP技术在地下水封油库中应用的关键问题。通过分析表明,MICP作为地下水封油库渗流控制的一种辅助注浆方式,可以较为准确地控制围岩渗透性变化,达到对洞室涌水量有效控制的目的。 展开更多
关键词 地下水封油库 微生物诱导碳酸钙沉淀(micp) 岩体裂隙注浆 洞室涌水量
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椰壳纤维-MICP复合改良膨胀土膨胀特性研究
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作者 王钰珊 袁童 雷学文 《水利与建筑工程学报》 2024年第5期67-71,81,共6页
采用椰壳纤维联合微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术对南水北调中线工程南阳段的膨胀土进行试验改良,对素土、纤维土、MICP土以及椰壳纤维-MICP复合改良土开展无荷膨胀率试验和有荷膨胀率试验,研究改良前后膨胀土无荷膨胀率、有荷膨胀率... 采用椰壳纤维联合微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术对南水北调中线工程南阳段的膨胀土进行试验改良,对素土、纤维土、MICP土以及椰壳纤维-MICP复合改良土开展无荷膨胀率试验和有荷膨胀率试验,研究改良前后膨胀土无荷膨胀率、有荷膨胀率随纤维掺量的变化规律,并对比分析单一改良方式和复合改良方式下纤维掺量对膨胀土膨胀特性的影响,最后通过电镜扫描试验,观察土样微观结构,揭示纤维-MICP复合改良膨胀土特性的内在机理。结果表明:单掺椰壳纤维和MICP技术改良均可抑制膨胀土的膨胀性能,而椰壳纤维-MICP复合改良土的改良效果最明显,且随着纤维掺量的增加,纤维土和复合改良土的无荷膨胀率和有荷膨胀率呈现出先减后增的趋势,纤维最佳掺量为0.5%,电镜扫描试验显示椰壳纤维可发挥桥联的作用以增强MICP膨胀土的改良效果。 展开更多
关键词 膨胀土 椰壳纤维 微生物诱导碳酸钙沉积(micp) 复合改良 膨胀率 微观结构
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天然海水环境下离子浓度对MICP反应的影响
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作者 滕秀英 王子玉 +1 位作者 贾永刚 陈文婧 《土木与环境工程学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第5期47-56,共10页
微生物岩土技术通过生物矿化过程改善基础材料的力学性质,使其更适用于建筑或解决多学科领域的环境问题。微生物矿化过程中产生的碳酸钙是改善基础材料力学性质的主要成分,但其生成量及形态等受多种因素的影响。通过离子计、pH计、SEM、... 微生物岩土技术通过生物矿化过程改善基础材料的力学性质,使其更适用于建筑或解决多学科领域的环境问题。微生物矿化过程中产生的碳酸钙是改善基础材料力学性质的主要成分,但其生成量及形态等受多种因素的影响。通过离子计、pH计、SEM、EDS和XRD等手段探究天然海水和去离子水环境在矿化过程中氯化钙和尿素浓度、比例及菌液和胶结液(氯化钙、尿素)体积比等因素对沉淀物质形貌及晶体组成的影响。结果表明:钙离子和尿素浓度及比例低时,碳酸钙的产率较高,但当初始钙离子、尿素浓度超过1.0 mol/L时,离子浓度增大对细菌产脲酶有抑制作用,浓度越高对脲酶的抑制作用越明显,沉淀物产率也随之减小,海水环境总体沉淀量与沉淀效率均高于去离子水环境。菌胶结液体积比去离子水中为1∶4、海水中不高于1∶10时,碳酸钙生成量较高,去离子水环境晶型以方解石为主,海水环境晶型以球霰石为主且沉淀中含有镁盐。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 水环境 离子浓度 碳酸钙沉淀效率
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采用MICP加固不同掺砂比例粉土的试验研究 被引量:2
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作者 赵志峰 刘德民 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期270-277,共8页
针对微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)处理对象多为单一级配土体的现状,开展颗粒级配对MICP加固效果影响的试验研究.通过在粉土中掺入不同比例的标准砂来配置5种不同级配的土样.选用巴氏芽孢杆菌作为微生物,尿素和氯化钙作为胶结液来进行MIC... 针对微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)处理对象多为单一级配土体的现状,开展颗粒级配对MICP加固效果影响的试验研究.通过在粉土中掺入不同比例的标准砂来配置5种不同级配的土样.选用巴氏芽孢杆菌作为微生物,尿素和氯化钙作为胶结液来进行MICP处理.由于制样的密实程度会影响加固效果,将每种级配试样的干密度控制为5个水平.通过试验研究掺砂比例、密实水平等对加固效果的影响.结果表明:试样经过MICP处理得到了整体加固,在粉土中掺入一定比例砂土有助于提高水稳定性.掺砂比例和密实水平对CaCO_(3)生成量和无侧限抗压强度都有影响.在粉土中掺入适量的砂土颗粒有利于提高加固强度;但当砂土掺量过高时,对加固效果有不利影响.增加制样干密度在一定程度上有助于获得更高的强度,但加固强度并不完全取决于初始干密度或孔隙比. 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉积 粉土 掺砂比例 加固强度
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Unconfined compressive strength of MICP and EICP treated sands subjected to cycles of wetting-drying,freezing-thawing and elevated temperature:Experimental and EPR modelling 被引量:5
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作者 Isaac Ahenkorah Mizanur Rahman +1 位作者 Rajibul Karim Simon Beecham 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2023年第5期1226-1247,共22页
Microbial-induced carbonate precipitation(MICP)and enzyme-induced carbonate precipitation(EICP)are two bio-cementation techniques,which are relatively new methods of ground improvement.While both techniques share some... Microbial-induced carbonate precipitation(MICP)and enzyme-induced carbonate precipitation(EICP)are two bio-cementation techniques,which are relatively new methods of ground improvement.While both techniques share some similarities,they can exhibit different overall behaviours due to the differences in urease enzyme sources and treatment methods.This paper presented 40 unconfined compressive strength(UCS)tests of MICP and EICP treated sand specimens with similar average calcium carbonate(CaCO3)content subjected to cycles of wetting-drying(WD),freezing-thawing(FT)and elevated temperature(fire resistance test e FR and thermogravimetric analysis e TG).The average CaCO3 content after a certain number of WD or FT cycles(ACn)and their corresponding UCS(qn)reduced while the mass loss increased.The EICP treated sand specimens appeared to exhibit a lower resistance to WD and FT cycles than MICP treated specimens possibly due to the presence of unbonded or loosely bonded CaCO3 within the soil matrix,which was subsequently removed during the wetting(during WD)or thawing(during FT)process.FR test and TG analysis showed a significant loss of mass and reduction in CaCO3 content with increased temperatures,possibly due to the thermal decomposition of CaCO3.A complete deterioration of the MICP and EICP treated sand specimens was observed for temperatures above 600C.The observed behaviours are complex and theoretical understanding is far behind to develop a constitutive model to predict qn.Therefore,a multi-objective evolutionary genetic algorithm(GA)that deals with pseudo-polynomial structures,known as evolutionary polynomial regression(EPR),was used to seek three choices from millions of polynomial models.The best EPR model produced an excellent prediction of qn with a minimum sum of squares error(SSE)of 2.392,mean squared error(MSE)of 0.075,root mean square error(RMSE)of 0.273 and a maximum coefficient of determination of 0.939. 展开更多
关键词 Bio-cementation Enzyme-induced carbonate precipitation (EICP) Microbial-induced carbonate precipitation (micp) calcium carbonate Urease enzyme
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椰壳纤维-MICP复合改良膨胀土强度特性 被引量:2
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作者 袁童 雷学文 +3 位作者 艾东 安然 陈昶 陈欣 《水利与建筑工程学报》 2023年第3期105-111,共7页
采用椰壳纤维联合微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术对南水北调中线工程南阳段的膨胀土进行试验改良,开展无侧限抗压强度试验,对比分析素土、纤维土、MICP土以及复合改良土的应力应变特征曲线和破坏形态,并利用响应面法试验研究了椰壳纤... 采用椰壳纤维联合微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术对南水北调中线工程南阳段的膨胀土进行试验改良,开展无侧限抗压强度试验,对比分析素土、纤维土、MICP土以及复合改良土的应力应变特征曲线和破坏形态,并利用响应面法试验研究了椰壳纤维掺量、处理液掺量和胶结液浓度对改良膨胀土无侧限抗压强度的影响,得其最优配比。结果表明:单掺纤维和MICP技术改良均可提升膨胀土的无侧限抗压强度,而复合改良土强度提升最明显,纤维最佳掺量为0.5%;在轴向压力作用下,素土破坏形态表现为“脆性破坏”,MICP土表现为“完全脆性破坏”,纤维土表现为“塑性破坏”,复合改良土表现为“弹塑性破坏”;经统计软件方差分析,对复合改良土强度影响最主要因素是胶结液浓度,其次为处理液掺量、纤维掺量。 展开更多
关键词 椰壳纤维 微生物诱导碳酸钙沉积(micp) 复合改良 膨胀土 无侧限抗压强度 破坏形态
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MICP加固钙质砂的耐久性试验研究
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作者 汤佳辉 彭劼 +2 位作者 许鹏旭 卫仁杰 李亮亮 《河北工程大学学报(自然科学版)》 CAS 2023年第1期29-34,共6页
南海岛礁建设中,钙质砂是易于获取的原材料,但也存在孔隙多、易破碎等不足。为保证岛礁建设的安全稳定,设计经微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)加固后钙质砂试样在海水、纯水环境下分别进行浸泡与干湿循环试验,以探究不同环境与处理方式对MIC... 南海岛礁建设中,钙质砂是易于获取的原材料,但也存在孔隙多、易破碎等不足。为保证岛礁建设的安全稳定,设计经微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)加固后钙质砂试样在海水、纯水环境下分别进行浸泡与干湿循环试验,以探究不同环境与处理方式对MICP加固钙质砂样耐久性能的影响。结果表明:(1)经MICP加固的钙质砂具有较好的抗侵蚀能力,通过增加钙质砂的加固轮次能够有效地提高试样的耐久性能,其在海水中干湿循环时劣化最快,在纯水中浸泡时劣化最慢;(2)持续浸泡与干湿循环均会对试样耐久性造成不利影响,干湿循环的劣化作用更大;(3)控制其余变量不变时,海水环境下试样耐久性能的劣化比纯水环境下更严重。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉积(micp) 钙质砂 人工海水环境 干湿循环 耐久性能
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微生物岩土工程技术的过去、现在与未来 被引量:2
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作者 王双娇 李志清 +3 位作者 田怡帆 李燕明 周应新 李丹丹 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期236-264,共29页
微生物岩土工程技术作为一种新兴的生态友好型岩土体改良加固技术,应用前景广阔。但限于理论水平和研究手段,该技术仍存在较多不足,难以实现高效固化,由此成为大规模现场应用的瓶颈。而提升固化效率的关键在于明确其作用原理和影响机制... 微生物岩土工程技术作为一种新兴的生态友好型岩土体改良加固技术,应用前景广阔。但限于理论水平和研究手段,该技术仍存在较多不足,难以实现高效固化,由此成为大规模现场应用的瓶颈。而提升固化效率的关键在于明确其作用原理和影响机制。文章梳理了微生物诱导碳酸钙沉积技术(MICP)的研究现状,系统归纳了固化原理和改良岩土体的物理力学特性,并分析得出固化效率主要受到反应物自身和外部环境两方面的影响。当前MICP技术已初步应用于土体固化、裂缝修复、防渗处理、污染修复及微生物水泥等领域,但由于矿化难以均匀、反应物不经济、微生物及脲酶活性期短且受环境干扰大、代谢产物附带毒性、现场应用性差,该技术目前主要限于实验室水平。作者分别提出了可能的突破与改进方向,并结合实验室成果指出豆粕进行菌体扩培和脲酶供给的碳源优势,以及将磷石膏作为现场钙源的环保性和经济性,以期为从事微生物岩土工程研究与技术开发的人员提供参考。 展开更多
关键词 微生物岩土工程 微生物地质工程 微生物诱导碳酸钙沉积 巴氏芽孢杆菌 脲酶 磷石膏
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钙源对微生物矿化胶结砂土材料均匀性的影响
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作者 徐溪晨 郭红仙 +2 位作者 程晓辉 乔婧 杜鉴航 《土木与环境工程学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第5期57-63,共7页
微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术可以改善砂土材料的力学性质,但MICP胶结砂土材料的均匀性问题是目前存在的重要问题,且严重影响了MICP技术的工程应用。进行小尺寸(直径3 cm、高度11 cm)和细长(直径5 cm、高度100 cm)砂柱试样的MICP一... 微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术可以改善砂土材料的力学性质,但MICP胶结砂土材料的均匀性问题是目前存在的重要问题,且严重影响了MICP技术的工程应用。进行小尺寸(直径3 cm、高度11 cm)和细长(直径5 cm、高度100 cm)砂柱试样的MICP一批次灌浆试验和溶液环境试验,探究氯化钙和乙酸钙两种钙源对MICP矿化反应过程和MICP胶结砂土材料均匀性的影响。MICP胶结砂土试样的碳酸钙含量和单轴抗压强度试验结果表明,与氯化钙作为钙源相比,乙酸钙作为钙源可以增加砂柱胶结长度,改善碳酸钙在灌浆方向的均匀性,减少MICP胶结砂土材料沿灌浆路径的强度差异;乙酸钙作为钙源可减缓MICP矿化反应过程,降低营养液中尿素的分解速率,进而提高营养液中未分解尿素和游离钙离子在MICP胶结砂土材料中的传输距离,有利于提高MICP胶结砂土材料的均匀性。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉积(micp) micp胶结砂土材料 钙源 碳酸钙含量 单轴抗压强度
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MICP矿化产物中钙离子利用率的影响因素及微观物相分析 被引量:5
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作者 段宇 徐国宾 +1 位作者 杨德锋 闫玥 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期2306-2313,共8页
钙离子利用率是微生物诱导碳酸钙沉积矿化技术中一项重要指标和参数,待矿化钙离子能否参与到矿化反应和如何被利用是这项技术的关键。本文借助紫外线吸光度法、电导率法和EDTA滴定法等技术手段,分析了待胶结菌液浓度和脲酶活性的时变规... 钙离子利用率是微生物诱导碳酸钙沉积矿化技术中一项重要指标和参数,待矿化钙离子能否参与到矿化反应和如何被利用是这项技术的关键。本文借助紫外线吸光度法、电导率法和EDTA滴定法等技术手段,分析了待胶结菌液浓度和脲酶活性的时变规律,阐述了不同胶结配比对矿化反应过程中钙离子利用率的影响。结果表明:在胶结过程中,细菌的浓度和脲酶活性会逐渐降低;在合理浓度范围内,钙离子利用率随菌液浓度以及胶结液浓度的增大而提高,最高可达99.73%。进而通过X射线衍射、扫描电镜检测来揭示矿化产物的形成机理,分析得出:球霰状碳酸钙晶体是钙离子在有机质的调控下依托细菌表面的成核位点富集矿化而成,矿化产物中碳酸钙晶体尺寸大小和形态受菌液和胶结液配比浓度的影响。本研究对于微生物诱导矿化反应生成碳酸钙在工程材料领域的应用具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙矿化沉淀技术 钙离子利用率 时变规律 微观结构 物相分析
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MICP在建筑材料中的应用研究 被引量:3
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作者 袁晓露 周世华 《人民长江》 北大核心 2012年第3期76-79,共4页
利用微生物在新陈代谢过程中发生的矿化作用,进行诱导形成碳酸钙,称之为微生物诱导碳酸钙沉积(MICP),其生成的碳酸钙沉淀是一种有机-无机合成物,具有优异的粘结性和固结性能。在总结国内外相关资料的基础上,介绍了MICP的形成条件与反应... 利用微生物在新陈代谢过程中发生的矿化作用,进行诱导形成碳酸钙,称之为微生物诱导碳酸钙沉积(MICP),其生成的碳酸钙沉淀是一种有机-无机合成物,具有优异的粘结性和固结性能。在总结国内外相关资料的基础上,介绍了MICP的形成条件与反应过程,分析了MICP技术在石灰石、石膏、水泥混凝土等建筑材料中的研究和应用情况,并指出MICP在水泥混凝土中应用需选择适当的微生物种类,调整微生物的培育环境和生长空间,并研究新型微生物生长保护措施。 展开更多
关键词 微生物 碳酸钙沉积 建筑材料 水泥混凝土 micp
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砂土基MICP土工材料剪切强度试验及可靠性分析 被引量:3
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作者 斯日古楞 毕力贡 李驰 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期795-800,821,共7页
选用巴氏芽孢杆菌,以不同粒径砂土为岩土基质,应用微生物诱导矿化技术生成MICP-土工材料试样,自然养护7d后,应用直剪仪进行了抗剪强度测试试验。结果表明,MICP-细砂土内摩擦角范围最大,MICP-粗粒砂土内摩擦角范围最小,这与微生物诱导生... 选用巴氏芽孢杆菌,以不同粒径砂土为岩土基质,应用微生物诱导矿化技术生成MICP-土工材料试样,自然养护7d后,应用直剪仪进行了抗剪强度测试试验。结果表明,MICP-细砂土内摩擦角范围最大,MICP-粗粒砂土内摩擦角范围最小,这与微生物诱导生成的矿化物填充空隙的过程中形成胶结作用有重要的关系,粗粒砂土空隙大,MICP材料强度的增长主要依靠诱导生成的碳酸钙咬合力;中粗砂粒土表面粗糙度的提高有效增强了矿化土工材料的强度;细砂土主要是填充空隙,材料更加密实,导致抗剪强度最大。再运用多项式混沌扩展(PCE)方法建立代理模型,求得其前四阶统计矩,对内摩擦角输出响应的不确定性进行了量化。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 砂土基质 抗剪强度 多项式混沌展开法 不确定性量化
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Biomineralization and mineralization using microfluidics:A comparison study
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作者 Yang Xiao Xiang He +3 位作者 Guoliang Ma Chang Zhao Jian Chu Hanlong Liu 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2024年第2期661-669,共9页
Biomineralization through microbial process has attracted great attention in the field of geotechnical engineering due to its ability to bind granular materials,clog pores,and seal fractures.Although minerals formed b... Biomineralization through microbial process has attracted great attention in the field of geotechnical engineering due to its ability to bind granular materials,clog pores,and seal fractures.Although minerals formed by biomineralization are generally the same as that by mineralization,their mechanical behaviors show a significant discrepancy.This study aims to figure out the differences between biomineralization and mineralization processes by visualizing and tracking the formation of minerals using microfluidics.Both biomineralization and mineralization processes occurred in the Y-shaped sandcontaining microchip that mimics the underground sand layers.Images from different areas in the reaction microchannel of microchips were captured to directly compare the distribution of minerals.Crystal size and numbers from different reaction times were measured to quantify the differences between biomineralization and mineralization processes in terms of crystal kinetics.Results showed that the crystals were precipitated in a faster and more uncontrollable manner in the mineralization process than that in the biomineralization process,given that those two processes presented similar precipitation stages.In addition,a more heterogeneous distribution of crystals was observed during the biomineralization process.The precipitation behaviors were further explained by the classical nucleation crystal growth theory.The present microfluidic tests could advance the understanding of biomineralization and provide new insight into the optimization of biocementation technology. 展开更多
关键词 Microbially induced carbonate precipitation (micp) Biocementation CRYSTAL calcium carbonate NUCLEATION
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Application of Bioengineering in Construction
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作者 Sassan Mohasseb Atiyeh Meidanchi Sonia Daneshgari 《Open Journal of Civil Engineering》 2024年第3期391-404,共14页
Bio-cement and bio-concrete are innovative solutions for sustainable construction, aiming to reduce environmental impact while maintaining the durability and versatility of building materials. Bio-cement is an eco-fri... Bio-cement and bio-concrete are innovative solutions for sustainable construction, aiming to reduce environmental impact while maintaining the durability and versatility of building materials. Bio-cement is an eco-friendly alternative to traditional cement, produced through Microbially Induced Calcium Carbonate Precipitation (MICP), which mimics natural biomineralization processes. This method reduces CO2 emissions and enhances the strength and durability of construction materials. Bio-concrete incorporates bio-cement into concrete, creating a self-healing material. When cracks form in bio-concrete, dormant bacteria within the material become active in the presence of water, producing limestone to fill the cracks, extending the material’s lifespan and reducing the need for repairs. The environmental impact of traditional cement production is significant, with cement generation accounting for up to 8% of global carbon emissions. Creative solutions are needed to develop more sustainable construction materials, with some efforts using modern innovations to make concrete ultra-durable and others turning to science to create affordable bio-cement. The research demonstrates the potential of bio-cement to revolutionize sustainable building practices by offering a low-energy, low-emission alternative to traditional cement while also addressing environmental concerns. The findings suggest promising applications in various construction scenarios, including earthquake-prone areas, by enhancing material durability and longevity through self-repair mechanisms. 展开更多
关键词 Sustainable Construction Microbially Induced calcium carbonate precipitation (micp) CEMENT Construction Industry MICROORGANISMS ECO-FRIENDLY Sustainable Solution DURABILITY carbon Dioxide Emission (CO2)
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微生物矿化加固砂土的试验研究
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作者 陈洪运 张尧 温琪 《河北建筑工程学院学报》 CAS 2024年第1期8-13,共6页
近年来微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术作为一种新型的绿色加固方法,得到了广泛研究,但传统的MICP固化方式注浆管法存在管口易堵塞且固化试样强度分布不均匀的问题,为改善MICP固化土体的强度分布不均匀性问题,利用巴士芽孢杆菌BNCC33739... 近年来微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术作为一种新型的绿色加固方法,得到了广泛研究,但传统的MICP固化方式注浆管法存在管口易堵塞且固化试样强度分布不均匀的问题,为改善MICP固化土体的强度分布不均匀性问题,利用巴士芽孢杆菌BNCC337394开展了使用新型柔性土工模具加固砂土的试验研究。通过对固化试样的CaCO_(3)含量分布,无侧限抗压强度,试样的均匀性等方面进行分析,综合评价利用新型土工模具加固砂土的效果。结果表明:利用新型柔性土工模具固化砂土具有较好效果,经固化后的试样无侧限抗压强度可达3.07MPa,且固化试样均匀性良好。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉积(micp) 砂土固化 强度 均匀性
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MICP联合纤维加筋改性钙质砂的动力特性研究 被引量:10
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作者 王瑞 泮晓华 +4 位作者 唐朝生 吕超 王殿龙 董志浩 施斌 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期2643-2654,共12页
为了提高我国南海钙质砂地基的抗液化性能,提出利用微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术联合纤维加筋技术对钙质砂进行改性处理。通过开展动三轴试验,对比分析了改性前后钙质砂试样的动应变、动孔压、应力-应变滞回曲线以及动弹性模量的发... 为了提高我国南海钙质砂地基的抗液化性能,提出利用微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术联合纤维加筋技术对钙质砂进行改性处理。通过开展动三轴试验,对比分析了改性前后钙质砂试样的动应变、动孔压、应力-应变滞回曲线以及动弹性模量的发展规律和演化特征,并结合扫描电镜(SEM)试验探究了MICP和纤维加筋技术对钙质砂的联合改性机制。研究结果表明:(1)MICP技术可以明显改善钙质砂试样的抗变形与抗液化性能,相比于未胶结处理试样,仅MICP处理试样的动应变和动孔压分别降低了95.74%和92.46%;(2)纤维的掺入进一步提升了MICP的改性效果,相比于仅MICP处理试样,MICP和纤维加筋联合处理试样的动应变和动孔压分别降低了74.32%和74.18%;(3)MICP和纤维加筋技术通过减轻试样在循环荷载作用下的循环活动强度和能量耗散、提高试样的动弹性模量和减小动弹性模量的衰减速率,从而实现试样抗变形与抗液化性能的显著提高;(4)SEM试验分析结果表明,MICP与纤维对钙质砂动力特性的改善具有协同作用。纤维的掺入为细菌提供了更多的附着场所,促进了碳酸钙晶体的生成量,该部分碳酸钙不仅增加了颗粒间的胶结强度,同时也将纤维固定在砂颗粒上增强了纤维网的约束作用。 展开更多
关键词 钙质砂 微生物诱导碳酸钙沉积(micp) 纤维加筋 动三轴试验 地基液化 扫描电镜(SEM)
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海水环境下MICP胶结钙质砂干湿循环试验研究 被引量:5
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作者 李艺隆 国振 +1 位作者 徐强 李雨杰 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1740-1749,共10页
为了探究微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)在海水环境中胶结钙质砂的适用性与MICP胶结体的耐干湿循环性能,分别在海水与淡水环境中试验MICP胶结钙质砂,并在海水环境中对MICP胶结的钙质砂进行干湿循环.基于能谱分析(EDS)与X射线衍射(XRD)分析... 为了探究微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)在海水环境中胶结钙质砂的适用性与MICP胶结体的耐干湿循环性能,分别在海水与淡水环境中试验MICP胶结钙质砂,并在海水环境中对MICP胶结的钙质砂进行干湿循环.基于能谱分析(EDS)与X射线衍射(XRD)分析胶结体元素与矿物组成.通过无侧限抗压强度试验、称重,构建胶结体的力学性质、质量损失与干湿循环的关系,利用扫描电子显微镜(SEM)分析干湿循环弱化机制.结果表明:海水环境中MICP对钙质砂的胶结效果优于淡水环境;海水环境中MICP胶结的钙质砂体具有比淡水环境中胶结的钙质砂更高的耐干湿循环性能,21次干湿循环后,海水、淡水环境胶结试样的无侧限抗压强度分别下降至原样的30%和7.53%;干湿循环减弱了颗粒表面粗糙度与粒间胶结强度,宏观上表现为MICP胶结的钙质砂体的强度、刚度的降低. 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉积(micp) 钙质砂 干湿循环 海水 无侧限抗压强度试验 质量损失
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MICP技术用于水泥基材料的改性试验方法对比 被引量:3
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作者 于跃 岳建伟 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2021年第4期382-389,共8页
针对微生物诱导碳酸钙沉淀(microbial induced calcium carbonate precipitation,MICP)技术用于水泥基材料的改性试验工艺进行研究,探究了拌合、浸泡、真空抽压、二阶段工艺下MICP对水泥基材料的抗压强度影响,并使用扫描电子显微镜(scan... 针对微生物诱导碳酸钙沉淀(microbial induced calcium carbonate precipitation,MICP)技术用于水泥基材料的改性试验工艺进行研究,探究了拌合、浸泡、真空抽压、二阶段工艺下MICP对水泥基材料的抗压强度影响,并使用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)进行分析。通过对比不同试验方法改性效果得出基于达西定律渗透原理用于材料改性试验的二阶段工艺方法。结果表明,随着二阶段处理次数的不断增加,其强度变化与其他3种差距越来越大,经过6次循环处理后的试样强度较标准养护提高24%,比真空抽压处理强度提高20%,比浸泡处理强度提高22%,比拌合处理强度提高46%。 展开更多
关键词 水泥砂浆 微生物诱导碳酸钙沉淀 浸泡 真空抽压 二阶段工艺
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