基于MICP技术的玄武岩纤维加筋风积沙及其制备方法技术

一种基于MICP技术的玄武岩纤维加筋风积沙及其制备方法，包括下列原料：每143～160g风积沙种含有玄武岩纤维0.2～1.53g、菌液150～200mL、胶结液540～720mL、水20～30mL；制备方法为：先通过搅拌法将玄武岩纤维拆解成丝状沉于水中分解并与风积沙均匀搅拌进行加筋处理，再参考土工试验方法标准(GB/T50123

【技术实现步骤摘要】
基于MICP技术的玄武岩纤维加筋风积沙及其制备方法


[0001]本专利技术涉及环保材料领域，具体涉及基于MICP技术的玄武岩纤维加筋风积沙及其制备方法。

技术介绍

[0002]MICP是近年来新兴起的一种高效、绿色及耐久的土体加固方法，其原理是利用一种高产脲酶的巴氏芽孢杆菌通过自身的代谢作用产生脲酶，催化尿素水解产生碳酸根，碳酸根再与环境中的钙离子结合，在土体孔隙中生成具有胶结作用的碳酸钙，从而实现加固降渗的目的，然而由于MICP技术使风积沙颗粒中生成了大量的碳酸钙沉淀，使其易发生脆性破坏。
[0003]专利名称为“一种聚丙烯纤维加固风积沙土的方法”，申请号为[CN201010541616]的专利技术，提供了一种聚丙烯纤维加固风积沙土的方法，步骤如下：制备纤维风积沙土材料选取：聚丙烯纤维规格18mm，纤维配合量为0.3％，采用风干风积沙或含水量为重量比11.2％的风积沙土；按以上配比方案，通过喷射将很细的土工合成纤维同风积沙土土颗粒紧密的掺合，充分混合，使纤维近似与风积沙土呈三维空间复合结构；将喷射好的复合纤维风积沙土采用机械压实，压实方法及标准与一般土相同，使风积沙土达到标准击实密度的100％，以使纤维风积沙土最为紧密。本方法在土坝、挡土墙、土坝的排水工程中能有效地改善土体内部的水稳性，明显改善土体的抗剪和抗拉强度，并且施工过程简单；由于纤维风积沙土中纤维含量很低，具有廉价性和环保性的优点。由于通过喷射将很细的土工合成纤维同风积沙土土颗粒紧密的掺合，及采用机械压实，制备工艺复杂；且制备工艺单一只有聚丙烯纤维加筋技术，砂粒容易产生位移。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于MICP技术的玄武岩纤维加筋风积沙及其制备方法，MICP生成的CaCO3晶体起到胶结与填充砂颗粒及“锚固”纤维的作用，纤维形成的空间网架结构起到“桥接”作用，约束了砂颗粒的位移，较高的拉应力弥补了CaCO3胶结风积沙的脆性破坏。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]基于MICP技术的玄武岩纤维加筋风积沙，包括下列原料：每143～160g风积沙中含有玄武岩纤维0.2～1.53g、菌液150～200mL、胶结液540～720mL、水20～30mL。
[0007]所述的玄武岩纤维的密度为2.65g/cm3、纤维直径为10μm、抗拉强度为4500Mpa、纤维长度6～15mm。
[0008]所述的风积沙的曲率系数为C
C
＝0.85～1.50、不均匀系数为Cu＝2.30～2.70。
[0009]所述的菌液为CASOAGAR细菌培养基培养的巴氏芽孢杆菌(ATCC11859)，其中每900～1000mL的蒸馏水中含有胰酪胨15～20g、蛋白胨5～10g、氯化钠5～10g、琼脂粉20～30g、尿素20～30g。
[0010]所述的胶结液为等浓度、等体积的氯化钙和尿素的混合液，浓度为0.75～1mol/L。
[0011]基于MICP技术的玄武岩纤维加筋风积沙的制备方法，包括以下步骤：
[0012]步骤一、将143～160g风积沙进行加筋处理；
[0013]步骤二、参考土工试验方法标准(GB/T50123
‑
2019)，分层进行制备，层与层之间进行刮毛处理；
[0014]步骤三、采用MICP技术中的Repeated staged injection method灌注方法灌注菌液或胶结液；
[0015]步骤四、自然风干。
[0016]所述步骤一中的加筋处理具体为：将0.2～1.53g纤维长度为6～15mm的玄武岩纤维拆解成丝状，按风积沙质量的0.2％～1％的纤维含量沉于20～30mL水中分解，与143～160g风积沙以1.5～1.7g/cm3的干密度均匀搅拌。
[0017]所述步骤二中的分层具体为：层数应大于等于4。
[0018]所述步骤三中的Repeated staged injection method灌注方法具体包括以下步骤：
[0019]3.1)灌注30～40g菌液并静置3～5h；
[0020]3.2)灌注30～40g胶结液并静置16～24h；
[0021]3.3)将步骤3.2重复4次；
[0022]3.4)将步骤3.1～3.3重复4次；
[0023]3.5)灌注30～40g菌液；
[0024]3.6)灌注60～80g胶结液。
[0025]相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0026]1、本专利技术采用MICP灌注技术，由于MICP灌注菌液和胶结液生成CaCO3晶体，CaCO3晶体能够起到胶结与填充砂颗粒的作用，具有约束砂颗粒位移的效果。
[0027]2、本专利技术采用玄武岩纤维加筋方法，由于生成CaCO3晶体可以起到“锚固”纤维的作用，纤维形成的空间网架结构起到“桥接”作用，能够产生较高拉力应力，无侧限抗压强度达到3000Kpa，具有不易发生脆性破坏的特点。
附图说明
[0028]图1是本专利技术通过试验研究风积沙的渗透系数与纤维含量关系曲线图。
[0029]图2是本专利技术通过试验研究风积沙的渗透系数与纤维长度关系曲线图。
[0030]图3是本专利技术通过试验研究风积沙的无侧限抗压强度与干密度关系曲线图。
[0031]图4是本专利技术通过试验研究风积沙的干密度为1.5g/cm3的无侧限抗压强度随纤维含量变化柱状图。
[0032]图5是本专利技术通过试验研究风积沙的干密度为1.6g/cm3的无侧限抗压强度随纤维含量变化柱状图。
[0033]图6是本专利技术通过试验研究风积沙的干密度为1.5g/cm3的无侧限抗压强度随纤维长度变化柱状图。
[0034]图7是本专利技术通过试验研究风积沙的干密度为1.6g/cm3的无侧限抗压强度随纤维长度变化柱状图。
具体实施方式
[0035]下面结合实施例及附图，对本专利技术的组成原料和制备方法作详细叙述。
[0036]基于MICP技术的玄武岩纤维加筋风积沙，包括下列原料：每143～160g风积沙中含有玄武岩纤维0.2～1.53g、菌液150～200mL、胶结液540～720mL、水20～30mL。
[0037]所述的玄武岩纤维的密度为2.65g/cm3、纤维直径为10μm、抗拉强度为4500Mpa、纤维长度6～15mm。
[0038]所述的风积沙的曲率系数为C
C
＝0.85～1.50、不均匀系数为Cu＝2.30～2.70、干密度为1.5～1.7g/cm3。
[0039]所述的菌液为CASOAGAR细菌培养基培养的巴氏芽孢杆菌(ATCC11859)，其中每900～1000mL的蒸馏水中含有胰酪胨15～20g、蛋白胨5～10g、氯化钠5～10g、琼脂粉20～30g、尿素20～30g。
[0040]所述的胶结液为等浓度、等体积的氯化钙和尿素的混合液，浓度为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于MICP技术的玄武岩纤维加筋风积沙，其特征在于：包括下列原料：每143～160g风积沙中含有玄武岩纤维0.2～1.53g、菌液150～200mL、胶结液540～720mL、水20～30mL。2.根据权利要求1所述的基于MICP技术的玄武岩纤维加筋风积沙，其特征在于：所述的玄武岩纤维的密度为2.65g/cm3、纤维直径为10μm、抗拉强度为4500Mpa、纤维长度6～15mm。3.根据权利要求1所述的基于MICP技术的玄武岩纤维加筋风积沙，其特征在于：所述的风积沙的曲率系数为C
C
＝0.85～1.50、不均匀系数为Cu＝2.30～2.70。4.根据权利要求1所述的基于MICP技术的玄武岩纤维加筋风积沙，其特征在于：所述的菌液为CASOAGAR细菌培养基培养的巴氏芽孢杆菌(ATCC11859)，其中每900～1000mL的蒸馏水中含有胰酪胨15～20g、蛋白胨5～10g、氯化钠5～10g、琼脂粉20～30g、尿素20～30g。5.根据权利要求1所述的基于MICP技术的玄武岩纤维加筋风积沙，其特征在于：所述的胶结液为等浓度、等体积的氯化钙和尿素的混合液，浓度为0.75～1mol/L。6.基于权利要求1至5任一所述的基于MICP技术的玄武岩纤维加筋风积沙的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、将143～160g...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，刘聪，刘伽，张耀，南静静，习羽，
申请(专利权)人：西京学院，
类型：发明
国别省市：