微生物矿化增强再生骨料物理力学性能试验研究

来源 :陈景琦 | 被引量 : 0次 | 上传用户:amyfun
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目前,如何处理建筑固体废弃物已经成为我国社会关注的棘手问题,并且建筑行业对天然砂石依赖性较大,因此亟待对建筑垃圾进行资源化利用。建筑垃圾中混凝土、砖石和瓦片等材料经过破碎、筛分和洗涤等加工流程后,可作为再生骨材加以重复使用,但由于再生骨材表层附着了大量的老旧水泥,导致其表层空隙多、吸水性能高、热力学性能差,从而造成再生骨料工作性能降低、耐压性能降低、耐久性能差。传统的再生骨材增强方式往往面临着成本高昂、二次污染和损坏骨材等问题,因此本文主要通过利用土壤微生物的矿化特性对再生骨材进行增强,并进一步深入研究了再生混凝土的工作特性、硬度和吸水性能,借助扫描电镜、热重分析仪等设备对其矿化机理进行分析,主要工作及结论如下:(1)将收集后的建筑垃圾进行破碎、筛分,并对处理再生骨料所需的好氧微生物进行筛选和培养,将培养完成的矿化微生物用于增强不同粒径、不同种类再生骨料。试验结果表明:本文所用好氧嗜碱混菌对比科氏芽孢杆菌,对再生骨料有更好的矿化增强效果;再生细骨料经过好氧混菌矿化增强后骨料品质提升较大,再生细骨料吸水率下降29.7%,压碎指标下降19.6%,再生粗骨料吸水率下降15.7%,压碎指标下降19.6%;再生粗骨料最优增强时间为15d,再生粗骨料吸水率和压碎指标下降率分别为,21.4%和27.8%;再生砖石骨料经过微生物增强后性能有明显提升,吸水率和压碎指标下降率分别为,29.9%和19.6%。(2)通过在营养液中加入微量元素溶液和矿物质溶液维持增强养护过程中菌群稳定性,并使用硝酸钙、氯化钙和乳酸钙不同钙源溶液对再生骨料进行矿化增强研究,利用好氧微生物特性对再生骨料进行干湿循环和喷淋处理改进增强过程。试验结果表明:加入矿化营养液后的混菌活性和矿化效率有所提高,再生粗骨料吸水率降幅为19%,再生细骨料吸水率降幅为29.4%;使用氯化钙与乳酸钙混合溶液组浸泡增强效果最好,再生粗骨料吸水率由7.0%降至5.13%,降幅为26.7%,压碎指标降幅为22.3%;经过干湿循环和喷淋法骨料增强效果可达到浸泡法60%,干湿循环法处理粗骨料吸水率降幅为9.7%,细骨料吸水率降幅为12.5%,喷淋法处理粗骨料吸水率降幅10.4%,细骨料降幅为14.3%。(3)分析了好氧嗜碱菌矿化增强后再生骨料的表面。利用扫描电镜分析了不同微生物种类、不同再生骨料类型、不同增强养护时间、不同混合钙源的再生骨料表面微观结构;通过能谱分析、物相分析和热重分析,对不同种类微生物、是否添加矿化营养液的骨料表面沉积物产物进行了分析。结果表明:混菌处理后的再生骨料表面沉淀相比纯菌更加紧密;再生砖石骨料表面小尺寸孔隙可被微生物矿化沉淀有效填补;混菌矿化增强15d时,再生骨料表面沉淀最为密实;硝酸钙和乳酸钙混合钙源组表面出现了椭圆形片状方解石沉淀,晶体片尺寸约为10μm,厚度为2-3μm。(4)使用增强过后的不同粒径再生骨料制备水泥砂浆和混凝土试件,测量相同取代率下水泥砂浆强度和吸水率,混凝土强度、工作性能和毛细吸水系数,之后进一步考察不同微生物因素对上述试验变量的影响。试验结果表明,在不同骨料粒径和相同取代率的影响下,矿化增强后的再生骨料制备的再生混凝土的抗压强度、工作性能和抗渗水性能有显著提高,混菌矿化增强后再生骨料再生混凝土的坍落度和抗压强度改善效果均优于科氏芽孢杆菌。
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