【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于廢棄建筑材料再利用的，涉及一種快速預(yù)測(cè)micp改良建筑廢棄物的峰值強(qiáng)度的模型及模型的構(gòu)建方法和預(yù)測(cè)方法。
技術(shù)介紹
1、隨著全球城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，建筑行業(yè)的規(guī)模與日俱增，同時(shí)也帶來(lái)了大量的建筑廢棄物。這些建筑廢棄物的隨意堆放不僅占用大量土地資源，還對(duì)環(huán)境造成了污染。因此，如何高效地處理和利用這些建筑廢棄物成為目前土木工程領(lǐng)域亟待解決的重要問(wèn)題。建筑廢棄物的再利用不僅能夠緩解資源短缺問(wèn)題，還可以減少對(duì)環(huán)境的壓力，具有顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。在這一背景下，如何通過(guò)有效的技術(shù)手段改良建筑廢棄物的力學(xué)性能，以實(shí)現(xiàn)其在工程中的廣泛應(yīng)用，成為了研究的熱點(diǎn)課題之一。
2、微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀(microbial?induced?calcium?carbonateprecipitation,micp)技術(shù)作為一種新興的生物技術(shù)，在土木工程材料改良領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。micp技術(shù)利用微生物的生物化學(xué)反應(yīng)生成碳酸鈣沉積，從而在顆粒之間形成穩(wěn)固的粘結(jié)，提升材料的強(qiáng)度和耐久性。相較于傳統(tǒng)的改良方法，如化學(xué)固化劑或機(jī)械增強(qiáng)手段，micp技術(shù)具有綠色環(huán)保、低成本的優(yōu)勢(shì)，且不會(huì)產(chǎn)生二次污染，因而被視為一種具有可持續(xù)發(fā)展前景的材料改良技術(shù)。近年來(lái)，micp技術(shù)已經(jīng)在土壤加固、裂縫修復(fù)等方面得到了一定的應(yīng)用，并展現(xiàn)出良好的效果。
3、建筑廢棄物具有復(fù)雜的成分和不均勻的物理特性，其力學(xué)性能通常難以滿(mǎn)足直接工程應(yīng)用的需求。傳統(tǒng)的建筑廢棄物改良技術(shù)往往存在對(duì)環(huán)境有害、能耗較高、成本較大的問(wèn)題，而micp技術(shù)的引入為解決這些問(wèn)題
4、峰值強(qiáng)度作為衡量材料力學(xué)性能的重要指標(biāo)，直接關(guān)系到改良后建筑廢棄物的工程應(yīng)用可行性。傳統(tǒng)的峰值強(qiáng)度測(cè)試需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)室三軸試驗(yàn)來(lái)完成，通常耗時(shí)較長(zhǎng)且成本較高，不利于工程中的快速?zèng)Q策。而建筑廢棄物的成分多樣性和不均勻性，進(jìn)一步增加了實(shí)驗(yàn)測(cè)定的復(fù)雜性和不確定性。因此，建立一種能夠快速、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)micp改良后建筑廢棄物峰值強(qiáng)度的方法，對(duì)于推動(dòng)其在實(shí)際工程中的應(yīng)用具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種快速預(yù)測(cè)micp改良建筑廢棄物的峰值強(qiáng)度的模型，所述模型為：
2、
3、式中：k1、k2、a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2為模型參數(shù)，σ3為圍壓，rg/s為石砂比，cca2+為micp改良建筑廢棄物時(shí)的鈣離子濃度，dm為養(yǎng)護(hù)天數(shù)，e為數(shù)學(xué)常數(shù)。
4、上述的模型參數(shù)k1、k2、a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2由靜三軸試驗(yàn)得到。
5、本申請(qǐng)還提供一種構(gòu)建上述模型的方法，具體步驟如下：
6、(1)使用粉碎后的建筑廢棄物顆粒制備不同級(jí)配的固廢試樣并對(duì)試樣進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)以得到試樣的最佳含水率和最大干密度；
7、(2)使用等體積的micp改良用的不同濃度反應(yīng)液加入到不同試樣中進(jìn)行充分混合；
8、反應(yīng)液由菌液和膠結(jié)液組成，膠結(jié)液由氯化鈣和尿素組成；
9、(3)將充分混合后的試樣制成圓柱形試樣并進(jìn)行壓實(shí)，之后進(jìn)行不同時(shí)間條件下的養(yǎng)護(hù)；
10、(4)靜三軸試驗(yàn)
11、對(duì)養(yǎng)護(hù)后的試樣進(jìn)行不同圍壓σ3條件下的靜三軸試驗(yàn)；
12、通過(guò)對(duì)應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)的分析可計(jì)算得到試樣在不同條件下的峰值強(qiáng)度；
13、(5)根據(jù)步驟(4)得到的不同條件(rg/s、cca2+、dm、σ3)下的峰值強(qiáng)度數(shù)據(jù)相對(duì)于σ3作水平移動(dòng)，從而得到模型公式：
14、
15、式中：k1、k2、a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2為模型參數(shù)，σ3為圍壓，rg/s為石砂比，cca2+為micp改良建筑廢棄物時(shí)的鈣離子濃度，dm為養(yǎng)護(hù)天數(shù)，e為數(shù)學(xué)常數(shù)。
16、在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟(1)中，試樣的rg/s值分別為1.0、1.5、2、2.5和3。
17、在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟(2)中，反應(yīng)液中的cca2+設(shè)定為0mol/l、0.5mol/l、1mol/l和2mol/l。
18、在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟(3)中，養(yǎng)護(hù)時(shí)間dm設(shè)定為0、1、3、6、10天。
19、在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟(4)中，試驗(yàn)中的σ3設(shè)定為50kpa、100kpa、150kpa，剪切速率為0.5％/min。
20、在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟(2)中的反應(yīng)液的菌液中的菌為巴氏芽孢八疊球菌，菌液濃度為od600＝3.0。
21、本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果是：
22、(1)提高施工效率與降低成本：本申請(qǐng)的方法構(gòu)建的模型可以顯著縮短建筑廢棄物的性能評(píng)估時(shí)間，使工程項(xiàng)目能夠更快地進(jìn)入施工階段。這種高效的評(píng)估手段在降低實(shí)驗(yàn)室測(cè)試需求的同時(shí)，減少了測(cè)試過(guò)程中的人力與物力投入，從而降低了整體工程成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。
23、(2)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的簡(jiǎn)便性：相對(duì)于傳統(tǒng)的峰值強(qiáng)度測(cè)試通常需要專(zhuān)業(yè)設(shè)備和復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)步驟，本專(zhuān)利技術(shù)所提出的快速預(yù)測(cè)方法通過(guò)模型可以簡(jiǎn)化這一過(guò)程，只需要在模型中輸入輸入相應(yīng)的rg/s值、cca2+濃度、dm以及σ3就可以快速預(yù)估出相應(yīng)的峰值強(qiáng)度；尤其適用于現(xiàn)場(chǎng)條件受限的情況。這種簡(jiǎn)便性不僅提升了評(píng)估的靈活性，還能夠在實(shí)際施工中及時(shí)調(diào)整參數(shù)，確保micp改良的最佳效果。
24、(3)優(yōu)化改良效果：本專(zhuān)利技術(shù)所提出的快速預(yù)測(cè)方法還可以用于指導(dǎo)micp技術(shù)的優(yōu)化，幫助確定如鈣離子濃度、養(yǎng)護(hù)天數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)，從而在不同的建筑廢棄物條件下獲得最佳的改良效果。這種針對(duì)性的參數(shù)調(diào)整有助于提升建筑廢棄物的最終力學(xué)性能，確保其在工程應(yīng)用中的可靠性與安全性。
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1.一種快速預(yù)測(cè)MICP改良建筑廢棄物的峰值強(qiáng)度的模型，其特征在于，所述模型為：
2.快速預(yù)測(cè)MICP改良建筑廢棄物的峰值強(qiáng)度的模型，其特征在于，所述模型參數(shù)k1、k2、a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2由靜三軸試驗(yàn)得到。
3.一種構(gòu)建權(quán)利要求1或2所述模型的方法，其特征在于，具體步驟如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，試樣的Rg/s值分別為1.0、1.5、2、2.5和3。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，反應(yīng)液中的CCa2+設(shè)定為0mol/L、0.5mol/L、1mol/L和2mol/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(3)中，養(yǎng)護(hù)時(shí)間Dm設(shè)定為0、1、3、6、10天。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(4)中，試驗(yàn)中的σ3設(shè)定為50kPa、100kPa、150kPa，剪切速率為0.5％/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(2)中的反應(yīng)液的菌液中的菌為巴氏芽孢八疊球菌，菌液濃度為
9.一種根據(jù)權(quán)利要求3-9任一項(xiàng)所述方法構(gòu)建的模型。
10.一種快速預(yù)測(cè)MICP改良的建筑廢棄物的峰值強(qiáng)度的方法，其特征在于，使用權(quán)利要求1或9的模型。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種快速預(yù)測(cè)micp改良建筑廢棄物的峰值強(qiáng)度的模型，其特征在于，所述模型為：
2.快速預(yù)測(cè)micp改良建筑廢棄物的峰值強(qiáng)度的模型，其特征在于，所述模型參數(shù)k1、k2、a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2由靜三軸試驗(yàn)得到。
3.一種構(gòu)建權(quán)利要求1或2所述模型的方法，其特征在于，具體步驟如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，試樣的rg/s值分別為1.0、1.5、2、2.5和3。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，反應(yīng)液中的cca2+設(shè)定為0mol/l、0.5mol/l、1mol/l和2...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：常錦，徐永福，黃金坤，蔡國(guó)軍，汪磊，張紅日，肖杰，趙思洋，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：長(zhǎng)沙學(xué)院，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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