本文關鍵詞：微生物礦化沉積改性再生骨料及其機理研究

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【摘要】：隨著我國城鎮(zhèn)建設速度的加快,建筑廢棄物的排放量逐年遞增,使用廢棄混凝土制備再生骨料作為一種新型綠色環(huán)保建筑材料,既可以降低建筑廢棄物排放量,又能夠保護天然資源。但是由于傳統(tǒng)的再生混凝土骨料,存在著顆粒棱角多、表面粗糙且附著一定數(shù)量的硬化水泥砂漿等諸多缺點,使其無法得到更為廣泛的推廣和應用,因此,再生骨料品質提升技術的研究迫在眉睫。本文利用微生物礦化沉積技術(MICP)在再生骨料表面及內部生成碳酸鈣結晶體,從而提升再生骨料的基本性能,進而提高再生砂漿力學性能等其他性能。本文在國家自然科學基金(51578342)的資助下開展了如下研究工作:首先研究了好氧菌芽孢桿菌DSM8715與DSM6307的礦化效果,得出最優(yōu)菌種為DSM8715。研究DSM8715在不同的菌液濃度、p H值、溫度、鈣離子濃度以及鈣源的條件下礦化活性,其礦化最優(yōu)條件為:菌液濃度為108個/m L,p H值為10,鈣離子濃度為10g/L,溫度為室溫,鈣源為氫氧化鈣,且對新生成的沉淀物通過微觀掃描電鏡(SEM)、X-衍射線(XRD)技術分析其微觀形貌為方解石型碳酸鈣,并利用熱重分析儀(TGA)分析了沉淀物中碳酸鈣的含量為86%。其次研究了不同類型骨料:紅磚、廢棄砂漿、廢棄混凝土、天然碎石、再生骨料的礦化效果,研究發(fā)現(xiàn)礦化效果最優(yōu)為廢棄砂漿,其次為再生骨料、紅磚、廢棄混凝土、天然碎石。各骨料浸泡后菌液濃度沒有明顯變化,且通過微觀掃描電鏡在各骨料表面都能看到細菌礦化產(chǎn)生的碳酸鈣。對比了經(jīng)微生物礦化處理前后粒徑為5~10mm、10~20mm再生粗骨料,以及粒徑范圍小于4.75mm的再生細骨料的骨料基本性能變化,發(fā)現(xiàn)經(jīng)微生物礦化處理后的吸水率分別下降了13.3%、10.3%、21.7%,表觀密度分別提高了1.2%、0.7%、7.1%,10~20mm再生粗骨料及粒徑范圍小于4.75mm的再生細骨料的壓碎指標分別下降了15%、8.7%。最后研究了水灰比為0.35、0.5,經(jīng)微生物礦化沉積處理后的再生細骨料制備的再生砂漿BRM與未處理過的再生細骨料制備的再生砂漿RM以及標準砂制備的普通砂漿M的工作性能、力學性能及吸水率的變化。整體上再生砂漿由于再生骨料的缺陷導致其性能遠不如普通砂漿,但是經(jīng)微生物礦化沉積處理后的BRM的各項性能均有改善。在工作性能方面,當水灰比為0.35時,BRM比RM的稠度、流動度分別提高了7.69%、1.5%,當水灰比為0.5時,BRM比RM分別提高了2.86%、2.22%。在力學性能方面,當水灰比為0.35時,BRM比RM的3d、7d、14d、28d、56d的抗壓強度分別提高了14.8%、3.6%、6.9%、6.8%、11.4%。當水灰比為0.5時,BRM比RM的相對應的抗壓強度分別提高了14.7%、21.8%、0.75%、10.8%、5.4%。在吸水率方面,水灰比為0.35時,BRM比RM的吸水率降低了48%,當水灰比為0.5時,BRM比RM的吸水率則下降了15%。且通過微觀掃描電鏡發(fā)現(xiàn)BRM內部除了水化產(chǎn)物還有細菌礦化沉積作用產(chǎn)生的碳酸鈣結晶體。
【關鍵詞】：再生骨料 微生物 礦化沉積 改性 再生砂漿
【學位授予單位】：青島理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU528.041
【目錄】：

• 摘要9-11
• Abstract11-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 課題研究背景14
• 1.2 國內外建筑垃圾資源利用率現(xiàn)狀14-15
• 1.3 再生骨料及其強化方法15-19
• 1.3.1 再生骨料的定義與分類15-16
• 1.3.2 再生骨料強化方法16-18
• 1.3.3 再生骨料改性方法存在的主要問題18-19
• 1.4 微生物礦化沉積技術19-20
• 1.5 課題研究目的、方法及內容20-22
• 第2章 微生物礦化活性的影響因素22-46
• 2.1 引言22
• 2.2 實驗材料22-23
• 2.2.1 菌株22
• 2.2.2 實驗儀器22-23
• 2.3 實驗方法23-35
• 2.3.1 菌種培養(yǎng)23-26
• 2.3.2 細菌化學檢測方法26-29
• 2.3.3 影響礦化活性的因素29-30
• 2.3.4 不同鈣源下的礦化活性的對比30-32
• 2.3.5 沉淀物的微觀測試32-35
• 2.4 試驗結果35-44
• 2.4.1 菌種特性35-36
• 2.4.2 細菌濃度對礦化活性的影響36
• 2.4.3 pH對礦化活性的影響36-37
• 2.4.4 溫度對礦化活性的影響37-38
• 2.4.5 最佳鈣離子濃度確定38
• 2.4.6 不同鈣源條件下pH變化及沉淀物質量變化38-41
• 2.4.7 不同鈣源條件下菌液濃度的變化41
• 2.4.8 沉淀物掃描電鏡SEM分析41-43
• 2.4.9 沉淀物XRD分析43
• 2.4.10 沉淀物熱重TGA分析43-44
• 2.5 本章小結44-46
• 第3章 微生物礦化沉積改性再生骨料46-68
• 3.1 試驗原材料及制備46-49
• 3.1.1 試驗材料制備46-48
• 3.1.2 試驗材料性質48-49
• 3.2 試驗研究內容49-57
• 3.2.1 菌液對不同骨料的性能影響49-50
• 3.2.2 再生粗骨料的基本性能50-53
• 3.2.3 再生細骨料的基本性能53-57
• 3.3 試驗結果57-66
• 3.3.1 菌液對不同骨料的性能改善效果57-64
• 3.3.2 微生物礦化沉積處理前后再生粗骨料性能變化64
• 3.3.3 微生物礦化沉積處理前后再生細骨料的性能變化64-65
• 3.3.4 微生物礦化沉積處理后再生骨料基本性能變化對比65-66
• 3.4 本章小結66-68
• 第4章 微生物礦化沉積對再生砂漿性能影響68-80
• 4.1 原材料68-69
• 4.1.1 水泥68
• 4.1.2 細骨料68-69
• 4.1.3 水69
• 4.2 試驗方法及儀器設備69-73
• 4.2.1 砂漿試塊制備69-70
• 4.2.2 再生砂漿流動度70-71
• 4.2.3 再生砂漿稠度71-72
• 4.2.4 再生砂漿抗壓強度72
• 4.2.5 吸水率72-73
• 4.2.6 微觀性能73
• 4.3 試驗結果73-77
• 4.3.1 砂漿的工作性能分析73-74
• 4.3.2 砂漿的抗壓強度分析74-76
• 4.3.3 砂漿的吸水率分析76
• 4.3.4 砂漿內部微觀分析76-77
• 4.4 本章小結77-80
• 第5章 結論與展望80-84
• 5.1 結論80-81
• 5.2 展望81-84
• 參考文獻84-88
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及科研工作88-89
• 致謝89

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本文編號：530344