[发明专利]微生物制备多孔混凝土试块的循环试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种微生物制备多孔混凝土试块的循环试验装置及试验方法，循环试验装置包括反应桶、微生物菌液循环系统和混合液循环系统，反应桶包括同轴套装的内桶和外桶，内桶的侧壁上均布有渗液孔，内桶中盛装有骨料；微生物菌液循环系统和混合液循环系统均与外桶的顶部和底部相连通。本发明通过反应桶的设计，将微生物诱导碳酸盐沉淀技术中微生物反应和混合液反应在同一装置中实现，使得微生物制备多孔混凝土试块的试验方法实现一体化；微生物/混合液通过渗液孔流入内桶中，实现了由外向内“U”形横向灌浆，解决了微生物/混合液反应不均的同时，克服了普通横向灌浆试验中注浆管在试件内部留下孔洞等问题，增强了多孔混凝土是试块的强度。

技术领域

本发明涉及混凝土制备技术领域，具体的说是一种微生物制备多孔混凝土试块的循环试验装置及试验方法。

背景技术

传统混凝土具有高强致密等优点，但透水和排水较差，水资源循环较弱，易造成城市中“热岛”现象，这些弊端限制了传统混凝土在公路边坡中的应用，特别是在景观园林小道中的应用。多孔混凝土弥补了上述不足的同时，也有利于植被生长，增强了视觉绿化效应。制备传统混凝土多用水泥、硅酸钠、聚氨酯、环氧树脂等作为胶结材料，硅酸钠、聚氨酯、环氧树脂等大部分有毒，安全隐患令人担忧；水泥是目前应用较广的胶结材料，但生产过程中需要大量矿石，导致自然资源浪费、环境污染、能耗较高。

利用微生物沉淀碳酸钙技术制备建筑材料，因生态环保、经济而深受青睐，其原理是微生物新陈代谢的部分产物和外界环境的离子或混合物发生物理化学反应，造成后续代谢副产物矿物沉积，以碳酸盐为产物的微生物矿化过程，称为微生物诱导碳酸盐沉淀（microbially induced carbonate precipitation，MICP)。微生物诱导碳酸盐沉淀技术采用的微生物菌种通常在酸碱、高盐度等恶劣环境条件下都有很高的生物活性，其能利用自身新陈代谢产生可水解尿素的脲酶，再通过氨气溶于水产生氨根离子提高环境的 pH 值，使 Ca²⁺和 CO₃^2-发生化学反应形成碳酸钙沉淀。但微生物诱导碳酸沉淀技术在竖向灌浆胶结砂体的过程中经常会出现固结砂体不均、注浆口堵塞等现象，采用注浆管在试件内横向灌浆可以减少胶结不均，但试件注浆完成后，附带引入注浆管在试件内部留下的孔洞，导致试件抗压强度下降；灌浆完成后菌液直接废弃，未能循环利用，造成浪费等弊端；微生物胶结过程未能在一体化的同一装置中完成，试件暴露空气、多步操作、移换装置等可能引入杂菌而使微生物菌种变异，导致控制微生物胶结体质量难度增大。

发明内容

本发明的目的是提供一种微生物制备多孔混凝土试块的循环试验装置及试验方法。采用本发明所述的试验装置不仅可使微生物和混合液的反应在同一装置中完成而实现操作一体化，同时可避免多次移入不同装置的繁琐操作过程和附着在试块上的微生物菌液发生变异等弊端；排出的微生物菌液和混合液可循环利用，节约原料。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：