微生物引入木质素磺酸钙固化尾矿砂力学特性试验及机理研究

摘要

为了增强微生物固化尾矿砂的效果，结合木质素磺酸钙的性质和微生物作用过程的环境条件，将木质素磺酸钙作为外加剂应用于MICP加固尾矿砂，通过宏观力学试验和微观检测，研究确定合适的木质素磺酸钙掺量，分析木质素磺酸钙对微生物固化尾矿砂的增强机制.结果表明：掺入木质素磺酸钙，MICP固化尾矿砂的胶结物产量和力学性能均随木钙掺量逐渐递增呈现出先增长后减小的趋势，当掺量为1%时，微生物固化试样的pH值处于微生物的最佳生存环境，胶结物的生产量达到最高，其强度及强度指标均达到最大值，因此木质素的最优掺量为1%.木钙质子化生成的木质素聚合物展现出良好粘结性，能促进土颗粒团聚，并丰富MICP过程中的钙源、提高固菌率、促进球霰石向方解石转化、进而促进MICP反应，从而有效填充土体空隙.同时，它优化了碳酸钙沉淀颗粒的性状与排列，提升了胶结物产量及碳酸钙分布的均匀性，显著增强了尾矿砂的力学性能及整体固化效果.

关键词

木质素磺酸钙 / MICP / 尾矿砂 / 固化效果 / 微观结构

基金资助

国家自然科学基金面上项目(52079098);国家自然科学基金青年基金项目(51708273); 水利部土石坝破坏机理与防控技术重点实验室开放基金项目(YK319008)