【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(gè)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)是土的導(dǎo)熱系數(shù)。本文使用微生物誘導(dǎo)碳酸鈣技術(shù)(Microbially induced calcium carbonate precipitation,簡(jiǎn)稱MICP)對(duì)細(xì)砂進(jìn)行灌注加固處理以提高土體的導(dǎo)熱性能,針對(duì)本研究展開(kāi)了一系列理論與試驗(yàn)研究,得出以下結(jié)論:(1)對(duì)巴氏芽孢桿菌的影響因素進(jìn)行研究。微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀反應(yīng)中,一定濃度的膠結(jié)液對(duì)碳酸鈣生成量有促進(jìn)作用,但濃度超過(guò)1.25mol/L時(shí),高濃離子溶液會(huì)導(dǎo)致碳酸鈣生成量逐漸降低。MICP反應(yīng)體系的pH值在6-9之間時(shí),MICP反應(yīng)的效果差別不大。反應(yīng)體系的溫度在10-40℃時(shí),碳酸鈣生成量隨溫度升高而增多。MICP反應(yīng)體系的鹽度會(huì)抑制巴氏芽孢桿菌的活性,對(duì)于海洋平均鹽度35‰,碳酸鈣生成量比鹽度為0時(shí)低9.2%。(2)對(duì)MICP技術(shù)對(duì)細(xì)砂的改善效果進(jìn)行研究。對(duì)微生物灌注處理1-3次的砂柱進(jìn)行一系列測(cè)試,發(fā)現(xiàn)灌注次數(shù)越多,通過(guò)砂柱的超聲波波速越大,無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)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(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到3.65MPa,碳酸鈣含量達(dá)10.41%。通過(guò)低場(chǎng)核磁共振試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)MICP對(duì)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(cè)試微生物處理后的砂土的導(dǎo)熱系數(shù),并分析導(dǎo)熱系數(shù)與細(xì)砂性質(zhì)的關(guān)系。MICP技術(shù)對(duì)砂的導(dǎo)熱系數(shù)有改善提高作用,MICP處理1-3次的干燥砂的導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)未處理砂分別提高了63.1%、93.24%和119.52%。研究了飽和度對(duì)MICP固化砂的導(dǎo)熱系數(shù)的影響規(guī)律,未處理的飽和砂的導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)干砂提高了382.57%,MICP處理1-3次的飽和砂的導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)干砂提高了228.49%、212.39%、203%。對(duì)砂的導(dǎo)熱系數(shù)和干密度、孔隙率、碳酸鈣含量等的關(guān)系進(jìn)行總結(jié),并通過(guò)掃描電鏡(SEM)圖像分析發(fā)現(xiàn):碳酸鈣充當(dāng)砂顆粒間的“熱橋”,增加了土顆粒之間的接觸面,導(dǎo)致砂顆粒之間熱量傳遞的效率提高,從而砂的導(dǎo)熱系數(shù)提高。本研究不僅發(fā)掘了MICP在工程應(yīng)用方面具有很大的發(fā)展?jié)摿?更為地源熱泵的實(shí)際應(yīng)用提供了一種方法參考。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：Q939.9

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本文編號(hào)：2607342