微生物水泥膠結(jié)砂體的界面及其對性能的影響.pdf

1、基于微生物誘導(dǎo)沉積礦化的微生物水泥能夠固結(jié)松散顆粒，且能耗低、污染少，在地基加固、揚(yáng)塵治理等領(lǐng)域可以解決傳統(tǒng)材料的一些弊端，如生產(chǎn)能耗高、化學(xué)毒性大等，是一種新型的可持續(xù)發(fā)展的膠凝材料。目前，生物碳酸鈣水泥研究最為廣泛，但主要針對其制備與應(yīng)用方面，而本課題通過篩選、培育出一種適合膠結(jié)用的磷酸鹽微生物，對特定底物作用并礦化沉積出生物磷酸鹽膠凝材料。同時(shí)從宏觀膠結(jié)性能、膠結(jié)界面性質(zhì)以及膠結(jié)物質(zhì)與顆粒間的微觀作用等方面對比了生物碳酸鹽水泥與生

2、物磷酸鹽水泥的差異，并進(jìn)一步揭示了微生物水泥膠結(jié)作用的本質(zhì)。本文的主要研究成果如下:
　　利用一種磷酸鹽礦化微生物，對特定底物作用并礦化合成出生物磷酸鹽沉積產(chǎn)物，分析表明產(chǎn)物為羥基磷灰石，微觀形貌呈納米球形顆粒的團(tuán)聚體。通過溶液體系內(nèi)生物磷酸鹽的沉積條件優(yōu)化研究，確定了生物磷酸鹽基本配方。
　　對比研究不同微生物水泥膠結(jié)砂體可知，在砂體強(qiáng)度相近的條件下，生物碳酸鈣膠結(jié)砂體滲透系數(shù)與孔隙率均明顯高于其它實(shí)驗(yàn)組，而砂體內(nèi)的膠結(jié)物

3、質(zhì)含量卻低于其它實(shí)驗(yàn)組，表明單位質(zhì)量的生物碳酸鈣的強(qiáng)度要高于其它微生物水泥。同時(shí)，砂體內(nèi)部微觀分析表明，各膠結(jié)物質(zhì)的沉積量與沉積分布方式均存在明顯差異。
　　超聲振蕩脫粘實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，生物碳酸鈣在玻璃片上沉積明顯，顆粒分布均勻且與玻璃片的界面結(jié)合作用較強(qiáng)，其余依次為生物鳥糞石、生物磷酸鋇以及化學(xué)碳酸鈣，而生物磷酸鈣沉積效果最差，劃痕實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了上述規(guī)律。由界面結(jié)合強(qiáng)度與膠結(jié)物質(zhì)沉積量的關(guān)系可知，單位質(zhì)量的生物碳酸鈣的界面結(jié)