微生物胶结粉土的养护和耐久性研究.pdf

摘 要 作为一种学科交叉技术，与传统的物理和化学土体加固技术相比，微生物 诱导碳酸钙沉积 （MICP ）具有节能和环境友好等特点。 从已有文献来看，在研究提高 MICP 加固效果的学术领域，很多国内外的 学者大多专注于研究菌种、胶结液等胶结过程中的变量，而对于胶结成型试样 的后续处理缺乏系统化的对比和试验，大多数学者在MICP 相关研究的试验环节 中没有提到养护概念。即使部分学者在对试样进行各项指标测试前对其进行了相 应的养护处理，这些养护处理方式也并不统一，并且养护处理和试样加固效果间 的具体关系尚不明朗。 本文选择江苏东部沿海的海相吹填粉土为试验土体，巴氏芽孢杆菌为试样 菌种，使用微生物诱导碳酸钙沉积技术将粉土加固成微生物胶结试样。并以胶 结试样为试验材料，研究了室温养护和烘箱养护对其加固效果的影响。并从实际 工程应用出发，对胶结试样进行了水稳定性测试和干湿循环、冻融循环等耐久 性研究。主要结论如下： （1 ）胶结试样的无侧限抗压强度在室温养护和低温烘箱养护过程中均随着 养护时间逐渐增加，直至达到峰值强度后保持恒定。 （2 ）室温养护和烘箱养护对于试样的强度均有提高作用，但养护方法的差 别不会使得胶结试样的最终强度有差异。烘箱设置高温时，烘箱养护对试样强度 的提高速率快于室温养护，而温度相同时，烘箱养护对试样强度的提高速率反而 慢于室温养护。 （3 ）在室温养护和烘箱养护过程中，使得胶结试样的强度发生变化的主要 原因是试样的含水量发生了改变。随着试样中含水量的减少，试样的强度随之提 高。当达到完全干燥状态时，试样即达到峰值强度，反之，当处于饱和状态时， 试样的强度最低。 （4 ）在浸泡和干湿循环中胶结试样的强度展现出类似的规律：随着浸泡时 间逐渐减小，在达到最小值后趋于恒定。但干湿循环试样的强度反而高于浸泡 试样，考虑到前者的实际浸泡时间要少于后者，推测干湿循环本身对胶结试样 强度的影响有限而干湿过程中试样强度受到削弱的主要原因可能仅在于浸泡处 理而非循环本身。 （5 ）温度的变化对于干燥试样的强度没有影响。冻融循环中，试样大部分 的强度损失发生在第一次冻融循环时。 （6 ）室温养护和烘箱养护对试样加固效果的影响研究便于之后 MICP 领域 的学者在进行强度等效果测定前能进行参考从而统一试样的状态。而干湿循环和 冻融循环对试样加固效果的影响表明，在实际工程中循环作用对使用MICP 技术 加固的地基土加固效果的影响微乎其微。 关键词：微生物诱导碳酸钙沉积；室温养护；烘箱养护；干湿循环；冻融 循环 Study on the Maintenance and Durability of Microbial Cemented Samples Abstract As a cross- disciplinary technology, compared with the traditional physical and chemical soil reinforcement technology, microbial induced calcium carbonate deposition (MICP) has the characteristics of energy saving and environmental friendliness. From the existin g literature, in the academic field of improving the reinforcement effect of MICP, many scholars at home and abroad are mostly focused on studying the variables in the cementing process such as strains, cementing fluid, etc., and the subsequent pr