基于微生物礦化沉積技術(shù)的再生骨料強(qiáng)化改性研究

王瑜玲

【摘 要】再生細(xì)骨料的性能缺陷制約了建筑垃圾的再生利用。本文通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，研究了不同膠砂比條件下，天然細(xì)骨料、再生細(xì)骨料及微生物改性再生細(xì)骨料所拌制砂漿的工作性能和力學(xué)性能。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)膠砂比為1：3時(shí)，微生物改性再生細(xì)骨料所表現(xiàn)出的工作性能和力學(xué)性能綜合最佳。

【關(guān)鍵詞】微生物;再生骨料;強(qiáng)化改性

中圖分類號(hào)： TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）13-0162-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.13.077

Study on Reinforcement and Modification of Recycled Aggregate Based on Microorganism

Mineralization and Deposition Technology

WANG Yu-ling

（ZheJiang Guangsha College of Applied Construction Technology，Dongyang Zhejiang 322100，China）

【Abstract】The performance defects of recycled fine aggregate restrict the recycling of building waste.In this paper， the working and mechanical properties of natural fine aggregate，recycled fine aggregate and microorganism modified fine aggregate are studied under different plastic sand ratios.It was found that when the ratio of colloidal sand was 1：3，the microorganism modified fine aggregate showed the best working and mechanical properties.

【Key words】Recycled aggregate;Microbial;Reinforcement and modification

0 引言

當(dāng)前中國(guó)建筑業(yè)存在以下幾個(gè)比較突出的問(wèn)題：（1）處于建設(shè)快速發(fā)展期的各級(jí)城市，砂石市場(chǎng)供不應(yīng)求，砂石料價(jià)格持續(xù)上漲;（2）我國(guó)每年所產(chǎn)生的建筑垃圾約有15億噸，其中很大比例為廢棄的混凝土，而混凝土因其耐久性高，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)無(wú)法自行降解;（3）建筑垃圾再生處理所得的再生骨料，其性能與天然骨料相比，存在很大的差異，從而限制了再生骨料在工程結(jié)構(gòu)中的再利用[1-2]。

通過(guò)一系列技術(shù)手段對(duì)再生骨料進(jìn)行強(qiáng)化改性處理，改善其使用性能，使其滿足工程應(yīng)用指標(biāo)[3]，將其循環(huán)應(yīng)用到工程之中，一則可以解決建筑垃圾被隨意填埋、堆棄的問(wèn)題;二則可以緩解工程建設(shè)中砂石料供不應(yīng)求的現(xiàn)狀;三則實(shí)現(xiàn)了骨料的再利用。

微生物在代謝過(guò)程中會(huì)發(fā)生礦化，形成具有優(yōu)異黏結(jié)性和固結(jié)性的碳酸鈣[4]。利用微生物礦化沉積技術(shù)（MICP）對(duì)再生骨料進(jìn)行強(qiáng)化改性，代謝過(guò)程中所形成的碳酸鈣可以有選擇性地填塞或黏可滲透的有孔介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)改善再生骨料的孔隙結(jié)構(gòu)、修復(fù)骨料表面微裂縫[5]，從而改變?cè)偕橇细呖紫堵屎透呶实娜毕荩蛊涫褂眯阅軡M足工程使用需求。MICP強(qiáng)化改性再生骨料過(guò)程是微生物的自然新陳代謝過(guò)程，無(wú)需外界提供能源，也不會(huì)產(chǎn)生額外的廢棄物。

本試驗(yàn)使用假堅(jiān)強(qiáng)芽孢桿菌對(duì)再生細(xì)骨料進(jìn)行強(qiáng)化改性處理[6]，通過(guò)天然細(xì)骨料、再生細(xì)骨料、微生物處理再生細(xì)骨料三者的砂漿對(duì)比試驗(yàn)分析所選菌種對(duì)再生細(xì)骨料強(qiáng)化改性所起到的作用。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原材料

水泥：海螺牌P﹒O42.5硅酸鹽水泥。

天然細(xì)骨料：中粗河砂，細(xì)度模數(shù)為2.4。

再生細(xì)骨料：取自金華市中天城建綠色再生資源有限公司出產(chǎn)的再生細(xì)骨料。

微生物改性處理后的再生細(xì)骨料：本試驗(yàn)選用好氧菌——假堅(jiān)強(qiáng)芽孢桿菌，即DSM8715對(duì)再生細(xì)骨料進(jìn)行強(qiáng)化改性處理[5]。首先培養(yǎng)菌液，然后在再生細(xì)骨料表面噴灑菌液三次，最后將再生細(xì)骨料浸沒(méi)在菌液中24h。改性后的再生細(xì)骨料取出自然干燥備用。三種骨料的性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)配合比

為了試驗(yàn)的可比性，本次試驗(yàn)固定水膠比為0.5，通過(guò)對(duì)比不同膠砂比條件下，三種細(xì)骨料制備而成的砂漿的工作、力學(xué)性能，來(lái)測(cè)試再生細(xì)骨料經(jīng)微生物礦化改性處理的作用變化。砂漿配合比見(jiàn)表2所示。

2 結(jié)果與討論

2.1 砂漿的工作性

試驗(yàn)結(jié)果顯示，相同膠砂比條件下，再生細(xì)骨料無(wú)論是否經(jīng)過(guò)改性處理，其砂漿流動(dòng)度均低于天然細(xì)骨料，但經(jīng)微生物礦化處理后的再生細(xì)骨料其砂漿流動(dòng)度均優(yōu)于未經(jīng)處理的再生細(xì)骨料。數(shù)據(jù)分析表明，微生物礦化沉積技術(shù)可以改善再生細(xì)骨料拌制砂漿的工作性能，提高幅度為7.1%～18.6%。說(shuō)明經(jīng)過(guò)微生物礦化沉積處理后的再生細(xì)骨料表面粗糙度得到降低，與水泥形成漿體時(shí)摩阻力減小，從而使其流動(dòng)度增加。另外微生物礦化沉積處理后修復(fù)了再生細(xì)骨料表面的微裂紋，降低了需水量，使得水泥漿體有更多的自由水，也為流動(dòng)度的增加提供了保障。當(dāng)水膠比固定時(shí)，膠砂比為1：2.5時(shí)流動(dòng)度最佳，其次為1：3，最后為1：4。

2.2 砂漿的力學(xué)性能

試驗(yàn)采用尺寸為40×40×160mm的試塊，標(biāo)養(yǎng)至規(guī)定齡期。分別測(cè)定砂漿試塊在3d、7d及28d齡期時(shí)的強(qiáng)度，以天然細(xì)骨料砂漿試塊的強(qiáng)度為基準(zhǔn)，計(jì)算各齡期條件下RA及BRA試塊的抗壓強(qiáng)度比值，見(jiàn)表3。

從表3可以看出三種細(xì)骨料在不同齡期下的強(qiáng)度關(guān)系。砂漿強(qiáng)度測(cè)試期間，微生物礦物沉積改性再生細(xì)骨料所拌制的砂漿的各齡期強(qiáng)度均高于未改性再生細(xì)骨料所拌制砂漿的強(qiáng)度。當(dāng)膠砂比為1：3時(shí)，微生物礦化沉積改性再生細(xì)骨料拌制砂漿的強(qiáng)度在各齡期均趨近于天然細(xì)骨料所拌制砂漿的強(qiáng)度，當(dāng)28d時(shí)，已達(dá)到天然細(xì)骨料砂漿的98.5%。說(shuō)明改性再生細(xì)骨料在膠砂比為1：3時(shí)比例適宜，呈現(xiàn)出的力學(xué)性能最佳。

3 結(jié)論

在保持砂漿配合比中水膠比不變的情況下，通過(guò)改變砂漿膠砂比的對(duì)比試驗(yàn)，研究微生物礦化沉積改性處理再生細(xì)骨料對(duì)所拌制砂漿的工作性能及力學(xué)性能影響作用，得出以下結(jié)論：

1）再生細(xì)骨料無(wú)論改性與否，由其拌制的砂漿工作性均較NA拌制砂漿差，但BRA拌制的砂漿其工作性優(yōu)于RA拌制砂漿，提高幅度達(dá)7.1%～18.6%。

2）BRA拌制砂漿的力學(xué)性能均優(yōu)于RA拌制砂漿。尤其當(dāng)膠砂比為1：3時(shí)，BRA拌制砂漿的強(qiáng)度趨近于NA所拌制的砂漿，高達(dá)98.5%。

3）結(jié)合砂漿的工作性能和力學(xué)性能發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水膠比為1：3時(shí)，BRA改性再生細(xì)骨料所拌制砂漿性能最佳。

4）通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，微生物礦化沉積改性再生細(xì)骨料對(duì)改善再生細(xì)骨料所拌制砂漿的工作性能和力學(xué)性能行之有效，但尚需進(jìn)一步研究由其成型的混凝土性能是否與砂漿結(jié)論一致。

【參考文獻(xiàn)】

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