阻尼性能和微观结构的分析微生物巩固橡胶砂

文摘

到目前为止,很少有报告的应用microbial-induced碳酸钙沉淀(MICP)合并橡胶砂。通过单轴或者循环荷载试验和SEM测试,整合的影响橡胶砂样品用不同的橡胶粒子MICP整合后的内容进行测试和分析。结果表明,MICP不是影响橡胶颗粒的数量;橡胶颗粒的抗压强度和变形能力巩固橡胶砂样品和显著提高阻尼比,抗变形和能量耗散能力巩固橡胶砂样品。橡胶砂后MICP整合是一个很好的冲击阻尼材料。本文的结论为应用程序提供参考数据microbial-induced碳酸钙沉淀合并橡胶砂。

1。介绍

地震,机械振动的振动破坏可能导致建设(1,2,废轮胎将会导致严重的环境污染。它的一个主要方法回收废轮胎粉碎成橡胶颗粒,然后用于土木工程。小型橡胶混合物和沙子在岩土工程中具有重要的应用3,4),而一项研究表明,橡胶砂是一个合适的和廉价的阻尼材料:曾荫权(5使用橡胶砂代替地基土)研究;当橡胶砂垫的最大动剪切模量是7.5 MPa和厚度是10米,上层建筑的横向加速度的峰值低75%比更换前,和垂直加速度的峰值90%低于之前更换;Panah和Khoshay6)填充橡胶砂钢管桩,和侧向静载荷试验,自由振动试验,分别和强迫振动试验。试验结果表明,钢管桩具有良好的变形能力和阻尼特性。

microbial-induced方解石沉淀是一种常见的生物矿化过程普遍存在在自然界中,已广泛应用于岩土工程(7]。研究表明,MICP生物整合技术是一种有效改善变形阻力和提高整合的不渗透性砂样品:德琼et al。8]研究了MICP胶结砂岩样品的剪切强度;试验结果表明,砂样品的剪切强度明显提高;李等人。9发现MICP可以减少固结砂样品的孔隙度和渗透率,增加无侧限抗压强度;刘等人。10]研究钙质砂MICP整合后的动态特性,并发现动态剪切应力比和钙质砂的抗变形能力MICP整合后明显改善。

目前,很少有报道MICP巩固橡胶砂的使用。或单轴循环加载试验MICP合并橡胶砂样品用不同的橡胶粒子进行了本文的内容。测试结果和微观分析提供参考数据的应用MICP巩固橡胶砂。

2。原材料和试验方法

2.1。测试原材料

在卡索⁺尿素中被用来激活Sporosarcina巴氏,介质的pH值调整与氢氧化钠标准溶液在7.3和7.8之间,和生长曲线Sporosarcina巴氏在中测量(图1)。如图1,OD600细菌浓度增加,终于到达了一个高原的增加持续时间。有15克酪蛋白胨、5克大豆蛋白胨,20 g尿素,15克氯化钠中包含每升的液体培养基中。

标准砂的粒径范围是0.08 mm-2毫米(图2)和橡胶颗粒大小是400网(图3)。PVC管穿孔内置网作为样品的模具,而模具规范Φ50毫米×110毫米(直径×高度(图)4)。钻井PVC管的目的是确保周围的营养解决方案示例可以自由流动到样本和纱布是防止橡胶砂漏出模具。

2.2。测试方法

采取标准砂345 g,橡胶颗粒重按0%,1%,和3%的标准砂质量。标准砂橡胶和橡胶颗粒混合分成三组砂样品(表1)。混合时,标准砂和橡胶颗粒均匀混合的连续机械搅拌5分钟。每个橡胶砂样品被注射45克Sporosarcina巴氏液体和放入Φ50毫米×110毫米模具在三层。

橡胶砂型都沉浸在整合微生物营养解决方案整合,整合时间是7天,期间与氧气不断注入营养液整合。有15 g氯化铵,2 g碳酸氢钠,73.5 g氯化钙、30 g尿素15 g酪蛋白胨,5克大豆蛋白胨中包含每升整合营养液。氧气的流量注入合并营养液应控制在1.2 l / min和1.5 l / min。整合后,橡胶砂样品从模具中移除和干恒重(图5)。

合并橡胶砂样品干燥后测试如下:(1)物理性能测试;(2)单轴循环加载(图6);(3)力学性能测试。

3所示。测试结果和分析

3.1。物理性能测试

碳酸钙的质量经过整合的样品(1)∼(3)(表1注4)是29.20克,29.98 g和29.27 g,而干密度增加(表1注5)0.13克/厘米³,0.14克/厘米³和0.11克/厘米³反过来。可以看出,橡胶颗粒不明显影响诱导微生物的过程,和整合作用只是相关的数量Sporosarcina巴氏液体注射。

3.2。单轴抗压强度试验

样品的单轴抗压强度(1)∼(3)整合后183.44 kPa, 223.17 kPa,反过来,和216.34 kPa和极限压应变为0.21,0.20,和0.29,如图7和8。可以看出最终的单轴抗压强度和极限压应变的橡胶砂样品增加橡胶粒子的增加内容整合后,这意味着橡胶粒子提高巩固胶砂抗压强度和变形能力的样本。

3.3。机械性能测试循环荷载

3.3.1。磁滞曲线

进行循环荷载试验demolded和干合并橡胶砂样品使用伺服压力机(图6),20 - 100 kPa的应力幅值,加载频率是0.1赫兹,装卸循环的数量是9。磁滞曲线可以用来分析阻尼比、刚度、和能量耗散能力巩固橡胶砂样品用不同的橡胶粒子的内容。磁滞回线分析的原理图如图9;的阻尼比和磁滞回线的斜率通过以下公式计算: 在哪里一个磁滞回线的面积,反射损耗的能量的大小在一个循环周期;一个_年代三角形的面积区域时(图9)。动态应力的最大值和最小值和 ,分别;动态压力的最大值和最小值和 ,分别。

巩固橡胶砂样品的磁滞曲线不同的橡胶粒子测试得到的内容。如图10,样品的动态压力随着橡胶颗粒含量的增加而增加。

3.3.2。阻尼比

巩固橡胶的阻尼比曲线砂样品用不同的橡胶粒子内容如图11:装卸周期的增加,样品的不可挽回的塑性变形变得越来越大,导致阻尼比的降低。橡胶粒子的阻尼比为3%明显高于其他两组,表明橡胶粒子的影响在巩固橡胶砂的阻尼系数是显著的。

3.3.3。磁滞回线的斜率

磁滞回线的斜率可以反映合并橡胶的刚度沙子样本。巩固橡胶砂样品的磁滞回线的斜率不同的橡胶粒子内容如图12:装卸循环次数的增加,样品的变形能力变得越来越小,从而导致增加磁滞回线的斜率。磁滞回线的斜率与橡胶粒子含量的增加逐渐增加,这表明橡胶粒子的变形阻力的影响整合橡胶砂样品是显著的。

3.3.4。磁滞回线面积

磁滞回线面积一个能体现的能量耗散能力巩固橡胶砂样品。越大一个,样品的能量耗散能力越强。磁滞回线面积合并橡胶砂样品用不同的橡胶粒子内容如图13。随着装卸的循环次数的增加,样品的不可挽回的塑性变形增加,样品的能量耗散能力变得越来越小。样本有3%的能量耗散能力橡胶砂颗粒明显高于其他两组,表明橡胶粒子的效应的能量耗散能力,巩固橡胶砂样品是显著的。

4所示。SEM分析,结合橡胶砂颗粒

合并的SEM照片橡胶砂标本整合和干燥后(图14)表明,碳酸钙晶体引起的Sporosarcina巴氏坚持砂粒子和橡胶粒子的表面,有效地填充砂粒子和橡胶粒子之间的差距,并固化砂粒子和橡胶粒子在橡胶砂固结体。

橡胶固砂体,砂颗粒的框架整合身体,橡胶颗粒与蜂窝结构之间填充砂颗粒,通过变形和蜂窝结构吸收外部输入能量。因此,更多的橡胶颗粒可以合并橡胶砂样品有能力承受较大的变形,和大变形能力意味着样本可以消耗更多的外部输入能量。因此,合并橡胶砂是一个很好的阻尼材料。

5。讨论

Sporosarcina巴氏将生产脲酶在代谢过程;这种酶可以分解尿素,形成NH⁺和Ca^{2 +}。当解决方案包含一定浓度的Ca^{2 +}、钙^{2 +}将吸附细胞。然后碳酸钙晶体是有核细胞和细菌生长在胶凝效应。日益增长的碳酸钙晶体将填补空缺的粒子标准砂和嵌入橡胶而且将水泥粒子。

MICP过程充满标准砂和巩固他们之间的差距与嵌入式结构基础橡胶粒子。复合碳酸钙形成的水晶形体MICP过程非常擅长胶结砂的标准。碳酸钙的形式复合形成的晶体MICP过程可以水泥标准砂和泡沫颗粒之间的孔隙,形成了一个均匀的平板材料的强度。橡胶混合成标准的沙子。通过使用MICP的整合,其填充效应和其自身的弹性行为可以有效地改善材料的内部孔隙结构和吸收振动能量。在图14,砂强度由MICP作为基材。当发生振动时,宏观连续减振材料将微观应力和交变应力的影响产生分子间相对运动或晶格和塑料滑动。当发生振动时,宏观上连续阻尼材料将产生相对运动和塑料滑动微观分子或晶格之间由于压力或交变应力水平,因此生产能源消耗。聚合物,分子可以很容易地生成之间的相对运动。当橡胶添加到材料,橡胶本身之间的相对运动和塑料滑动,橡胶和其他材料将生成,可以极大地增强了在微观层面,这就增加了能源消耗的材料在振动。材料的能耗增加下振动,即。,there is a large amount of damping, so as to obtain the vibration damping effect of the glued material.

6。结论

摘要MICP被用来巩固橡胶砂不同橡胶颗粒含量。基于单轴循环加载和测试的结果和SEM分析,结论如下:(1)碳酸钙的沉淀过程引起的微生物不受橡胶粒子的数量,影响和整合作用只是相关的数量Sporosarcina巴氏溶液混合在一起。(2)橡胶颗粒的抗压强度和变形能力巩固橡胶砂样品和显著提高阻尼比,抗变形和能量耗散能力巩固橡胶砂样品。(3)MICP保税沙粒子和橡胶粒子在橡胶砂固结体。因为橡胶粒子的蜂窝结构特点,合并橡胶砂样品有能力承受大变形,这意味着橡胶砂是一个很好的阻尼材料。

数据可用性

所有的材料在报纸上已经发表或出版正在考虑之中。使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突或人际关系可能出现影响工作报告。

引用

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