一种微生物矿化技术加固钙质砂的试验模具的制作方法

1.本实用新型涉及一种微生物矿化技术加固钙质砂的试验模具，属于岩土工程器械技术领域。


背景技术：

2.南海的岛礁基本上由珊瑚礁构成。珊瑚礁形成于低潮线50米以下的海域，多分布于中国南海群岛、澳大利亚bass海峡和印度海域西部等在南纬 30
°
和北纬 30
°
之间的热带或亚热带海域。
3.通常情况下，可以把珊瑚礁的土层分为上下两层，上层为钙质砂，是由于造礁珊瑚和贝类等生物的外壳和骨骼在外力的搬运、堆积和压实下而产生的；下层为礁灰岩，其成因则是钙质砂和其他生物碎屑在漫长的地质变化中胶结、石化等作用而形成的。
4.尽管如此，南沙群岛钙质砂地质与内陆地质条件却有着明显的不同 ，在海岛建设及海洋平台的建设中都会遇到钙质砂，其有自身的物理及力学特性。钙质砂，通常是指由海洋生物（珊瑚、海藻、贝壳等）成因的，富含碳酸钙 或其他难溶碳酸盐类物质的特殊岩土介质（通常caco3含量值在90％以上）。由于其沉积环境特殊，而且在沉积过程中大多未经长途搬运，保留了原生生物骨架中的细小孔隙，因此形成了颗粒多孔隙 、形状不规则、易破碎、颗粒间易产生胶结等特点，使其工程力学性质与一般陆相、海相沉积物相比有明显的差异 。
5.微生物矿化技术简称为micp技术，是近年来发展起来的新兴技术，它具有反应速率易控制，原理可知，操作方便，环境友好等特点，因此利用微生物诱导生成碳酸钙与众多学科交叉，开始运用于岩土工程，环境工程的污水处理等。微生物作用于不良土体以改善其性质主要通过以下四种方式：1）微生物吸附于土颗粒表面；2）微生物诱导生成的无机物吸附在土颗粒表面；3）微生物的分泌物吸附在土颗粒表面；4）微生物分泌的难溶于水的气体生成生物气泡，分布在土颗粒之间。微生物诱导生成碳酸钙即为第二种方式，是常用的微生物加固手段。
6.生物诱导碳酸钙结晶技术通过将特定的微生物注射到需要加固的沙土中，将其与微生物所需要的营养物质及周围的有机物结合，生成具有较好胶凝作用的生物水泥，相比化学灌浆材料，具有较好的耐久性且在保证加固强度的基础上使加固后的土体与原砂土相比有相似的孔隙率。由于微生物菌液的粘滞性低，故在灌浆过程中需要的压力较小，这使微生物大规模、远距离的加固沙土成为了可能，同时避免了使用传统灌浆加固方法时造成对土体的扰动影响。由微生物成矿原理已知，碳酸钙生成速率及生成强度可控，不同于水泥加固，微生物加固不需要养护；且这一技术可以直接运用于需要加固的基础设施处，这大大缩短了加固时间。
7.在长期的工作实践中，工作人员将钙质砂与菌液融合和凝固时，普通钙质砂模具在注入菌液时很容易将菌液流在模具外表面，并且在安装模具时容易产生错位造成钙质砂流出，不方便工作人员操作使用和降低工作效率。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供一种微生物矿化技术加固钙质砂的试验模具。
9.为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
10.一种微生物矿化技术加固钙质砂的试验模具，包括：对开模、油膜纸、橡胶塞、滤纸、透水石和弹性紧固件；所述对开模包括第一模体和第二模体，所述第一模体和第二模体结构相同、对称设置使对开模内部形成腔体；所述腔体具有第一开口和第二开口，所述第一开口和第二开口位于对开模的上下两端；所述油膜纸设置于腔体内、形成封闭的容置腔，所述容置腔用于放置试样材料；所述橡胶塞包括第一表面和第二表面，所述橡胶塞开设有通孔，所述通孔的两端分别位于第一表面和第二表面；所述橡胶塞的数量为二，分别封堵第一开口和第二开口，第一表面均位于腔体内；所述滤纸设置于腔体内，位于油膜纸的下方；所述透水石设置于腔体内，位于滤纸下方和油膜纸上方；所述弹性紧固件套设于对开模的外表面。
11.优选的，所述对开模采用透明材料制成。
12.优选的，所述透水石的数量为二，分别位于滤纸下方和油膜纸上方。
13.优选的，所述弹性件的数量为二，分别设置于所述对开模的上部和下部。所述弹性紧固件为橡皮筋。
14.本实用新型的有益效果是：
15.采用油膜纸对试样材料进行包裹，防止沙土、菌液和营养液的流出；同时，油膜纸不具有弹性，在试验过程中，相对于弹性材料，油膜纸在对开模的夹持下不会发生变形，这就使得本实用新型可以采用弹性紧固件、而无需采用刚性紧固件来紧固对开模，不会导致对开模的第一模体和第一模体之间产生缝隙。
16.采用弹性紧固件来紧固对开模，尤其是采用橡皮筋来紧固对开模，相对于采用其他刚性紧固件，大大降低了试验模具的生产成本。利用弹性紧固件进行固定对开模，拆卸方便，降低了制样难度。
17.对开模材料为透明材料，造价便宜，且可实现试验过程可视化。
18.本实用新型具有造价便宜、实用性强、操作方便，降低制样难度、有效防止沙土、菌液和营养液的流出，降低试验成本等优点，具有较大的推广应用价值。
附图说明
19.图1是本实用新型实施例提供的微生物矿化技术加固钙质砂的试验模具的结构示意图；
20.图2是图1的分解示意图；
21.图3是图1的局部分解示意图；
22.其中，1、对开模，11、第一模体，12、第二模体，13、腔体，131、第一开口，132、第二开口，2、油膜纸，21、容置腔，3、橡胶塞，31、第一表面，32、第二表面，33、通孔，4、滤纸，5、透水石，6、弹性紧固件，7、导管。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
24.本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
25.如图1-3所示，一种微生物矿化技术加固钙质砂的试验模具，包括对开模1、油膜纸2、橡胶塞3、滤纸4、透水石5和弹性紧固件6；对开模1包括第一模体11和第二模体12，第一模体11和第二模体12结构相同、对称设置使对开模1内部形成腔体13；腔体13具有第一开口131和第二开口132，第一开口131和第二开口132位于对开模1的上下两端；油膜纸2设置于腔体13内、形成封闭的容置腔21，容置腔21用于放置试样材料；橡胶塞3包括第一表面31和第二表面32，橡胶塞3开设有通孔33，通孔33的两端分别位于第一表面31和第二表面32；橡胶塞3的数量为二，分别封堵第一开口131和第二开口132，第一表面31均位于腔体13内；滤纸4设置于腔体13内，位于油膜纸2的下方；透水石5设置于腔体13内，位于滤纸4下方和油膜纸2上方；弹性紧固件6套设于对开模1的外表面。
26.其中，第一模体11和第二模体12对接在一起形成对开模1；第一模体11和第二模体12之间的空间即为腔体13；腔体13的四周封闭、相对的两端敞口，该敞口即为第一开口131和第二开口132；使得对开模1的内壁呈筒状或近似筒状；具体的，可以为圆筒或近似圆筒。也就是说，腔体13呈圆柱形，开模呈中空圆柱形、圆筒形。对开模1竖直放置时，第一开口131位于对开模1的上端，第二开口132位于对开模1的下端。
27.油膜纸2设置于腔体13内、形成封闭的容置腔21，容置腔21用于放置试样材料。具体的，油膜纸2呈与腔体13适配的筒状，其四周封闭与底部封闭形成容置腔21，放置在腔体13内，油膜纸2能与对开模1内壁接触或贴合。将试样材料放置在油膜纸2形成的容置腔21内，油膜纸2顶部密封，形成密闭容置腔21。
28.橡胶塞3的形状与对开模1顶部或底部的形状适配，具体的，可以呈圆柱形或近似圆柱形；其第一表面31和第二表面32为圆形，即，第一表面31和第二表面32相对；第一表面31和第二表面32不相等；也就是说橡胶塞3的一端粗、另一端细。橡胶塞3的数量为二，分别封堵第一开口131和第二开口132，其通孔33呈竖直方向，封堵第二开口132的橡胶塞3的通孔33一端位于模具的最低端。
29.滤纸4的形状与腔体13的横截面（水平截面）的形状相同，水平放置在腔体13内，滤纸4的边缘与对开模1的内壁接触的。
30.弹性紧固件6呈环状，套设于对开模1的外表面。弹性件的数量可以根据实际情况设置。具体的，弹性件的数量可以为两个，分别设置于所述对开模1的上部和下部。弹性紧固件6可以采用现有任意一种弹性材料制备而成，具体的，可以采用橡胶材料制成，例如，橡皮筋。
31.为了方便观察试验可实现试验过程可视化，作为一种具体实施方式，上述试验模
具的对开模1采用透明材料制成。具体的，可以采用pvc或pc材料制成对开模1。
32.作为一种具体实施方式，上述试验模具的透水石5的数量为二，两块透水石5分别位于滤纸4下方和油膜纸2上方。透水石5的形状与腔体13适配，透水石5呈片状，水平设置在腔体13内，透水石5的边缘与对开模1内壁接触。
33.作为一种具体实施方式，上述试验模具的还包括导管7，导管7穿过通孔33、与通孔33的内表面贴合。导管7可以采用透明材料制成。具体的，可以采用pvc或pc材料制成导管7。
34.本实用新型提供的微生物矿化技术加固钙质砂的试验模具的使用方法：将试样材料放置在油膜纸2形成的容置腔21内，密封油膜纸2使容置腔21密闭；将第一模体11和第二模体12相对的放置在油膜纸2的周围，使第一模体11和第二模体12对接形成对开模1，对开模1的顶部为第一开口131，对开模1的底部为第二开口132；采用两个橡皮筋作为弹性紧固件6，使橡皮筋套设在对开模1的外表面，两个橡皮筋分布位于对开模1的上部和下部；在油膜纸2的上方水平放置透水石5，在油膜纸2的下方依次水平放置滤纸4和透水石5，滤纸4位于透水石5的上方；在透水石5的上方和下方分别安装橡胶塞3，使橡胶塞3封堵第一开口131和第二开口132；将导管7插入橡胶塞3的通孔33内，导管7不突出于橡胶塞3的第一表面31。利用蠕动泵可使菌液、营养液通过导管7注入模具内的试样材料中。
35.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可作出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。