氯化铝改善微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）固化砂土效果的宏微观试验研究

彭劼; 朱琪; 张丽瑶; 郭子豪; 欧阳鑫涛; 罗晨玮

doi:10.3724/j.gyjzG24103112

氯化铝改善微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）固化砂土效果的宏微观试验研究

doi: 10.3724/j.gyjzG24103112

河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室, 南京 210098

基金项目:

国家自然科学基金资助项目（51578214）。

详细信息

作者简介:
彭劼,博士,教授,主要从事软土地基处理以及微生物固化研究,peng-jie@hhu.edu.cn。

通讯作者:
朱琪,硕士研究生,主要从事微生物固化研究,zhuqi@hhu.edu.cn。

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出版历程
- 收稿日期: 2024-10-31
- 网络出版日期: 2026-06-06
- 刊出日期: 2026-04-20

Macroscopic and Microscopic Experimental Study on the Improvement of MICP for Sand Solidification Using Aluminum Chloride

Key Laboratory of Ministry of Education for Geomechanics and Embankment Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China

摘要

摘要: 为探究微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）技术的优化方法，基于MICP联合外加剂技术，以醋酸钙为钙源，通过砂柱试验、水溶液试验、显微镜观测以及扫描电子显微镜（SEM）试验，对外加剂氯化铝（Al₂O₃）在MICP加固砂土效果优化方面的作用及其微观机理进行了研究。结果表明：随着氯化铝浓度的增加，试样的无侧限抗压强度和碳酸钙生成量均表现为先增大后降低，最佳浓度为6 mmol/L；在该浓度下，试样的强度提升至常规组的2.8~3.3倍；铝离子促使碳酸钙晶体团聚形成紧密结构，并调节碳酸钙晶体生长速率，从而提高加固均匀性；以醋酸钙为钙源时，碳酸钙晶体以片状菱形方解石和针状文石的形式共存；Al³⁺可促进亚稳定的球霰石向更稳定的针状文石转化，增强砂粒间的胶结，从而优化MICP的固化效果。
- 微生物诱导碳酸钙沉积 /
- 氯化铝 /
- 醋酸钙 /
- 微观机理 /
- 砂土加固
Abstract: In order to explore the optimization method of solidification performance using microbially induced calcium carbonate precipitation （MICP） technology， a study was conducted based on MICP combined with additive technology， using calcium acetate as the calcium source. The effect and micro-mechanism of aluminum chloride additive on the optimization of MICP solidification effect of sandy soil were studied through sand column test， aqueous solution tests， microscopic observation， and SEM analysis. The experimental results showed that with the increase of the concentration of aluminum chloride additive， the unconfined compressive strength and calcium carbonate production of the samples first increased and then decreased， and the optimal concentration was 6 mmol/L. At this concentration， the strength of the samples increased to 2.8-3.3 times that of the conventional group. Aluminum ions promoted the aggregation of calcium carbonate crystals into a compact structure and regulated the crystal growth rate， thereby improving the uniformity of reinforcement. When calcium acetate was used as the calcium source， calcium carbonate crystals coexisted in the form of lamellar rhombic calcite and needle-like aragonite. Aluminum ions promoted the transformation of metastable vaterite into more stable needle-like aragonite and enhanced the bonding between sand particles， thus optimizing the solidification effect of MICP.
- microbially induced calcium carbonate precipitation /
- aluminum chloride /
- calcium acetate /
- micro-mechanism /
- sand solidification

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