基于微生物矿化沉积技术的再生骨料强化改性研究

基于微生物矿化沉积技术的再生骨料强化改性研究

作者：王瑜玲

来源：《科技视界》2019年第13期

【摘要】再生细骨料的性能缺陷制约了建筑垃圾的再生利用。本文通过对比试验，研究了不同胶砂比条件下，天然细骨料、再生细骨料及微生物改性再生细骨料所拌制砂浆的工作性能和力学性能。试验发现，当胶砂比为1：3时，微生物改性再生细骨料所表现出的工作性能和力学性能综合最佳。

【关键词】微生物;再生骨料;强化改性

中图分类号： TU528 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）13-0162-002

DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2019.13.077

Study on Reinforcement and Modification of Recycled Aggregate Based on Microorganism

Mineralization and Deposition Technology

WANG Yu-ling

（ZheJiang Guangsha College of Applied Construction Technology，Dongyang Zhejiang 322100，China）

【Abstract】The performance defects of recycled fine aggregate restrict the recycling of building waste.In this paper， the working and mechanical properties of natural fine aggregate，recycled fine aggregate and microorganism modified fine aggregate are studied under different plastic sand ratios.It was found that when the ratio of colloidal sand was 1：3，the microorganism modified fine aggregate showed the best working and mechanical properties.

【Key words】Recycled aggregate;Microbial;Reinforcement and modification

0 引言

当前中国建筑业存在以下几个比较突出的问题：（1）处于建设快速发展期的各级城市，砂石市场供不应求，砂石料价格持续上涨;（2）我国每年所产生的建筑垃圾约有15亿吨，其中很大比例为废弃的混凝土，而混凝土因其耐久性高，长时间内无法自行降解;（3）建筑垃圾

再生处理所得的再生骨料，其性能与天然骨料相比，存在很大的差异，从而限制了再生骨料在工程结构中的再利用[1-2]。

通过一系列技术手段对再生骨料进行强化改性处理，改善其使用性能，使其满足工程应用指标[3]，将其循环应用到工程之中，一则可以解决建筑垃圾被随意填埋、堆弃的问题;二则可以缓解工程建设中砂石料供不应求的现状;三则实现了骨料的再利用。

微生物在代谢过程中会发生矿化，形成具有优异黏结性和固结性的碳酸钙[4]。利用微生物矿化沉积技术（MICP）对再生骨料进行强化改性，代谢过程中所形成的碳酸钙可以有选择性地填塞或黏可渗透的有孔介质，实现改善再生骨料的孔隙结构、修复骨料表面微裂缝[5]，从而改变再生骨料高孔隙率和高吸水率的缺陷，使其使用性能满足工程使用需求。MICP强化改性再生骨料过程是微生物的自然新陈代谢过程，无需外界提供能源，也不会产生额外的废弃物。

本试验使用假坚强芽孢杆菌对再生细骨料进行强化改性处理[6]，通过天然细骨料、再生细骨料、微生物处理再生细骨料三者的砂浆对比试验分析所选菌种对再生细骨料强化改性所起到的作用。

1 试验

1.1 试验原材料

水泥：海螺牌P﹒O42.5硅酸盐水泥。

天然细骨料：中粗河砂，细度模数为2.4。

再生细骨料：取自金华市中天城建绿色再生资源有限公司出产的再生细骨料。

微生物改性处理后的再生细骨料：本试验选用好氧菌——假坚强芽孢杆菌，即DSM8715对再生细骨料进行强化改性处理[5]。首先培养菌液，然后在再生细骨料表面喷洒菌液三次，最后将再生细骨料浸没在菌液中24h。改性后的再生细骨料取出自然干燥备用。三种骨料的性能指标见表1。

1.2 试验配合比

为了试验的可比性，本次试验固定水胶比为0.5，通过对比不同胶砂比条件下，三种细骨料制备而成的砂浆的工作、力学性能，来测试再生细骨料经微生物矿化改性处理的作用变化。砂浆配合比见表2所示。

2 结果与讨论

2.1 砂浆的工作性

试验结果显示，相同胶砂比条件下，再生细骨料无论是否经过改性处理，其砂浆流动度均低于天然细骨料，但经微生物矿化处理后的再生细骨料其砂浆流动度均优于未经处理的再生细骨料。数据分析表明，微生物矿化沉积技术可以改善再生细骨料拌制砂浆的工作性能，提高幅度为7.1%～18.6%。说明经过微生物矿化沉积处理后的再生细骨料表面粗糙度得到降低，与水泥形成浆体时摩阻力减小，从而使其流动度增加。另外微生物矿化沉积处理后修复了再生细骨料表面的微裂纹，降低了需水量，使得水泥浆体有更多的自由水，也为流动度的增加提供了保障。当水胶比固定时，胶砂比为1：2.5时流动度最佳，其次为1：3，最后为1：4。

2.2 砂浆的力学性能

试验采用尺寸为40×40×160mm的试块，标养至规定龄期。分别测定砂浆试块在3d、7d及28d龄期时的强度，以天然细骨料砂浆试块的强度为基准，计算各龄期条件下RA及BRA试块的抗压强度比值，见表3。

从表3可以看出三种细骨料在不同龄期下的强度关系。砂浆强度测试期间，微生物矿物沉积改性再生细骨料所拌制的砂浆的各龄期强度均高于未改性再生细骨料所拌制砂浆的强度。当胶砂比为1：3时，微生物矿化沉积改性再生细骨料拌制砂浆的强度在各龄期均趋近于天然细骨料所拌制砂浆的强度，当28d时，已达到天然细骨料砂浆的98.5%。说明改性再生细骨料在胶砂比为1：3时比例适宜，呈现出的力学性能最佳。

3 结论

在保持砂浆配合比中水胶比不变的情况下，通过改变砂浆胶砂比的对比试验，研究微生物矿化沉积改性处理再生细骨料对所拌制砂浆的工作性能及力学性能影响作用，得出以下结论：

1）再生细骨料无论改性与否，由其拌制的砂浆工作性均较NA拌制砂浆差，但BRA拌制的砂浆其工作性优于RA拌制砂浆，提高幅度达7.1%～18.6%。

2）BRA拌制砂浆的力学性能均优于RA拌制砂浆。尤其当胶砂比为1：3时，BRA拌制砂浆的强度趋近于NA所拌制的砂漿，高达98.5%。

3）结合砂浆的工作性能和力学性能发现，当水胶比为1：3时，BRA改性再生细骨料所拌制砂浆性能最佳。