1、固化土体
目前,大部分地基加固技术是利用机械能或人造灌浆材料对土壤进行物理化学处理,其中,化学灌浆技术是使用传统的胶凝材料进行加固,该方法可能导致地下水污染,土体性质改变,对环境危害也比较大。然而,利用MICP技术能显著提高土体的强度,降低渗透性,具有高效、环保、经济的特点。
Canakcia[M]利用芽孢杆菌诱导处理当地富含有机物的土壤,该有机土壤的抗压强度相比对照组增加20%,提高了有机土的抗剪强度,降低了土壤的压缩性。
2、改善土体力学性质
由于MICP技术能在潮湿的环境中析出具有胶结性的物质,因而可改变土体内部的孔隙结构及颗粒间的相互作用方式,进而改变土体的一些力学性质。
Zamani等研究发现固化后的砂柱刚度显著提高是因为MICP技术将细颗粒胶结成团粒,而团粒又将粗颗粒的孔隙填充,这种现象优化了颗粒间的荷载传递路径,因此减小了整体应变,增大了刚度。
3、抗液化
松散的饱和砂士在遭受地震波或振动时,会使内部的孔隙水压力上升、有效应力减小,使地基发生破坏,对上覆结构和人员造成损伤。MICP技术可以改变可液化砂土的内部形式,提高颗粒间的胶结性,降低内部孔隙水压力,起到抗液化的效果。
Xiao等研究了MICP对钙质砂的抗液化性能,通过循环三轴试验发现,MICP处理过后的钙质砂与清洁的钙质砂相比,内部孔隙水压力更加稳定,并且压缩变形显著降低,可明显改善钙质砂的液化潜力。
4、混凝土裂缝修复
对于混凝土裂缝修复,有多种技术可供选择。Webster 等曾对历史建筑石材表面黑色硫酸盐壳用MICP过程进行清洁,对建筑石材的内部结构不产生影响。因此,利用MICP技术修复那些历史悠久、表面经岁月腐蚀的建筑物具有良好的应用前景。
Achal对70.6mm的立方体砂浆的不同深度裂缝进行修复,修复深度可达27.2mm。利用微生物修复技术能够将裂缝进行修复,修复的深度和宽度有限且修复效果与生成的碳酸钙含量是呈正相关的。
Jonkers等直接在水泥浆混合物中加入细菌孢子,细菌孢子能在水泥石中保持长达4个月的活性,细菌水泥石样本比对照产生更多的裂缝堵塞矿物质。在此基础上Wiktor等探究混凝土的愈合能力,其中,混凝土的自身水化作用可以修复0.21mm的裂缝,细菌自修复混凝土则能愈合宽达0.47 mm的裂缝。随着裂缝宽度的增加,修复效果越差,如果开裂时间超过60d几乎不能愈合。
5、抗渗、封堵
MICP技术生成的碳酸钙能够将固化试样的孔隙进行填充,从而减小渗透性,达到了封堵的目的此外,固化过程中微生物会不断地产生胞外聚合物,也会对渗透性有所影响。在工程中,提高土石坝的抗渗能力,对污染区域的土体进行有效的封堵和隔离,提高石油的采收率等等,都可利用MICP的封堵性能而得以实现。
Achal等采用巴氏芽孢杆菌进行砂土固化试验研究发现40%的方解石沉积在砂土中,导致了砂柱的孔隙率和渗透性的降低。
Gao等基于MICP技术对砂质土进行改良,以控制在砂质土壤基础上灌溉渠道和水库的渗水问题,结果表明砂士经过生物处理后,表面形成10~20mm的硬壳,利用渗透仪进行渗透测试发现其渗透性远远高于未经处理的土壤。
6、尾矿固化
当前尾矿产量大,堆存量多,综合利用率低;且尾矿库中堆存的尾矿大多呈流塑态或沼泽态,存在很大风险;利用微生物固化尾矿技术能很好地缓解这一难题。


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