【摘要】：地源熱泵技術(shù)作為一種綠色供冷供暖技術(shù),它的一個關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)是土的導熱系數(shù)。本文使用微生物誘導碳酸鈣技術(shù)(Microbially induced calcium carbonate precipitation,簡稱MICP)對細砂進行灌注加固處理以提高土體的導熱性能,針對本研究展開了一系列理論與試驗研究,得出以下結(jié)論:(1)對巴氏芽孢桿菌的影響因素進行研究。微生物誘導碳酸鈣沉淀反應中,一定濃度的膠結(jié)液對碳酸鈣生成量有促進作用,但濃度超過1.25mol/L時,高濃離子溶液會導致碳酸鈣生成量逐漸降低。MICP反應體系的pH值在6-9之間時,MICP反應的效果差別不大。反應體系的溫度在10-40℃時,碳酸鈣生成量隨溫度升高而增多。MICP反應體系的鹽度會抑制巴氏芽孢桿菌的活性,對于海洋平均鹽度35‰,碳酸鈣生成量比鹽度為0時低9.2%。(2)對MICP技術(shù)對細砂的改善效果進行研究。對微生物灌注處理1-3次的砂柱進行一系列測試,發(fā)現(xiàn)灌注次數(shù)越多,通過砂柱的超聲波波速越大,無側(cè)限抗壓強度也越高,碳酸鈣含量越高,孔隙率越小。灌注處理3次的砂柱的無側(cè)限抗壓強度達到3.65MPa,碳酸鈣含量達10.41%。通過低場核磁共振試驗發(fā)現(xiàn)MICP對砂柱的孔隙率有降低作用,灌注次數(shù)越多,孔隙率越小、主要孔隙半徑越小。(3)使用瞬態(tài)法測試微生物處理后的砂土的導熱系數(shù),并分析導熱系數(shù)與細砂性質(zhì)的關(guān)系。MICP技術(shù)對砂的導熱系數(shù)有改善提高作用,MICP處理1-3次的干燥砂的導熱系數(shù)相對未處理砂分別提高了63.1%、93.24%和119.52%。研究了飽和度對MICP固化砂的導熱系數(shù)的影響規(guī)律,未處理的飽和砂的導熱系數(shù)相對干砂提高了382.57%,MICP處理1-3次的飽和砂的導熱系數(shù)相對干砂提高了228.49%、212.39%、203%。對砂的導熱系數(shù)和干密度、孔隙率、碳酸鈣含量等的關(guān)系進行總結(jié),并通過掃描電鏡(SEM)圖像分析發(fā)現(xiàn):碳酸鈣充當砂顆粒間的“熱橋”,增加了土顆粒之間的接觸面,導致砂顆粒之間熱量傳遞的效率提高,從而砂的導熱系數(shù)提高。本研究不僅發(fā)掘了MICP在工程應用方面具有很大的發(fā)展?jié)摿?更為地源熱泵的實際應用提供了一種方法參考。
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：Q939.9

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本文編號：2607342