建筑工程上使用的生物固土试验梁的制作方法与流程

本发明涉及一种建筑工程上使用的生物固土矩形梁成型方法，尤其涉及一种建筑工程上使用的生物固土试验梁的制作方法。

背景技术：

近年来，大规模的土木工程建设对高质量的建筑材料产生了大量的需求，因此，需要大规模的挖砂取土来获取足够的建筑材料。然而，人多地狭，可利用的有效土地资源不多，并不能完全满足现在土木工程建设的需要。土木工程建设者们需采用有效的方法提高土地资源有效利用率，并把对环境和生态的影响减少到最低的限度。最有效的方式之一是利用工程建设现场的砂土资源来替代高质量的建筑材料。但这些一般性的砂土在自然状态时的工程力学性能往往达不到建设要求，这就要求寻找特殊有效的改良方法对一般性砂土进行加固以增强其工程力学性能。

传统加固和改良砂土的方法是通过加入一定量的高性能掺合剂，在经过一段时间养护后形成一种复合土体。这些传统的高性能掺合剂主要包括石灰、水泥等含钙较高的建筑材料，但这些材料的使用有一定局限性。一方面，在掺合这些高性能材料后，砂土形成复合土体所需的养护时间一般较长，这样会对施工工期产生一定的影响；另一方面这些高性能的掺合材料本身价格不菲，大规模的使用这类掺合材料并不非常经济实用。

由于微生物诱导碳酸钙沉淀法机理简单，快速高效，容易控制，环境耐候性好，因此，急需设想将这一技术应用于建筑材料中，即通过这种方法来生产修建房屋需要的梁、砖块或砌块。根据人类生产和科学研究的规律，在进行实际工程应用前需对新型产品进行大量的力学性能测试，如对新型材料梁、砖块或砌块的抗弯性能试验，为将这一技术进行实际应用提供基础数据和科学依据，以确保基础设施和房屋的安全可靠。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种建筑工程上使用的生物固土试验梁的制作方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

建筑工程上使用的生物固土试验梁的制作方法，该方法包括如下步骤：

1）准备好模具需要的材料：在有机玻璃平板上钻孔，有机玻璃上的孔洞错位排列, 孔洞直径为5mm，孔洞之间的间距为2.5mm；再用木工锯条将有机玻璃切割成板块，板块包括两片纵向侧板、一片底板和两片端板；再准备两根纵向螺杆和两根横向螺杆；底板上设有两条相互平行的滑槽，纵向侧板的长度等于两条滑槽之间的距离；

2）组装切割好的带孔洞的有机玻璃板块：

2.1）将两片端板分别竖直卡在底板上的两条滑槽内，端板与滑槽滑动配合；再将两片纵向侧板卡在两片端板之间，两片端板压着两片纵向侧板的端部；

2.2）两根纵向螺杆分别位于两片纵向侧板的外侧，两根纵向螺杆的两端分别穿过两片端板，两根纵向螺杆的两端上分别拧紧螺母，通过拧紧螺母使两片端板压紧两片纵向侧板；

2.3）两片纵向侧板的顶部分别设置两个凹槽，两根横向螺杆分别横向放置在两片纵向侧板顶部的凹槽内，两根横向螺杆的两端、且位于纵向侧板的内侧和外侧分别旋套上螺母，横向螺杆端部的两个螺母卡在对应的纵向侧板上，通过调节两根横向螺杆上的螺母进而调节两片纵向侧板之间的距离，使两片纵向侧板、两片端板和一片底板组成立体的矩形模型腔；

3）制作土工布裁剪需要的轻质模具：用轻质材料制作轻质模型，轻质模型的长度和宽度与矩形模型腔的长度和宽度相等，轻质模型的高度低于矩形模型腔的高度，然后按照轻质材料的尺寸裁剪出土工布；

4）旋松两根横向螺杆两端上的螺母，拆卸下两根横向螺杆；

5）将裁剪好的土工布缝制好除顶盖以外的接缝，并将其放置在矩形模型腔内，往土工布围成的空腔中添砂土，最后缝制土工布顶盖；

6）将两根横向螺杆分别横向放置在两片纵向侧板顶部的凹槽内，再通过两根横向螺杆两端上的螺母使两片纵向侧板之间的距离固定，此时试件制作完成；

7）往试件中浇入配置好的细菌，等细菌将整个砂土全部浇透润湿后，再将整个模具放入化学溶液中，并导入空气以增加氧气成份，能达到提高催化剂和营养液的反应速度的目的；

8）待反应6.5天后，土工布内形成矩形梁，矩形梁在砂土内部形成大量的碳酸钙，将试件从反应液中取出，松开两根纵向螺杆和两根横向螺杆上的螺母，松动后将两片纵向侧板和两片端板取出，拆开土工布便可获得成型后表面平整，内部质地均匀，强度高的生物固土矩形梁。

作为本发明的一种优选方案，两根纵向螺杆、两根横向螺杆和螺母均缠绕防水的塑料纸或水胶带。

作为本发明的另一种优选方案，化学溶液由尿素、NH₄⁺和Ca²⁺钙离子混合后添加至水中形式的营养液。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、在有机玻璃中设置了很多孔洞，方便营养液在模具中通过土工布渗透到泥沙土中，产生大量CaCO₃，固土效果良好；该技术改善土体力学性质能有效地降低工程造价。

2、通过螺杆和螺母将有机玻璃片连接，可实现灵活安装、成型可靠，在反应容器的试件成型后，能快速方便拆卸模具，对新成型的试件没有影响。

3、利用有机玻璃表面的平整度和孔洞的良好的透水性，化学反应后成型的矩形试件棱角分明、表面平整度高、质地均匀、力学性能稳定，便于后期进行抗弯性能测试的科研试验。

4、可根据模型的实际大小，调整模型周边的有机玻璃片的大小和螺栓的位置，有效限制四周侧板的位移；通过纵向螺杆的螺栓调节，方便提高模具的整体稳定性。

5、通过纵向侧板上方的螺杆和螺母位置的调节，可精准控制模具的形状，保证模具的几何尺寸，当模具中的模型反应完后，只需从上方取出带螺母的螺杆，迅速拆卸模具。

6、利用轻质材料制作的模具来缝制土工布，能达到尺寸精确、易于成型、提高效率的目的。

附图说明

图1为模具的结构示意图；

图2为轻质模具的结构示意图；

图3为试件浸泡在化学溶液中的结构示意图；

图4为生物固土矩形梁的结构示意图。

图中：1—纵向侧板； 2—底板； 3—端板； 4—纵向螺杆； 5—横向螺杆； 6—滑槽； 7—轻质材料； 8—土工布； 9—化学溶液； 10—生物固土矩形梁； 11—气管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

建筑工程上使用的生物固土试验梁的制作方法，该方法包括如下步骤：

1）准备好模具需要的材料：在有机玻璃平板上钻孔，有机玻璃上的孔洞错位排列, 孔洞直径为5mm，孔洞之间的间距为2.5mm。再用木工锯条将有机玻璃切割成板块，如图1所示，板块包括两片纵向侧板1、一片底板2和两片端板3。再准备两根纵向螺杆4和两根横向螺杆5，为防止其受化学物质的腐蚀，两根纵向螺杆4、两根横向螺杆5和本实施例所用的螺母均缠绕防水的塑料纸或水胶带。底板2上设有两条相互平行的滑槽6，纵向侧板1的长度等于两条滑槽6之间的距离。

2）组装切割好的带孔洞的有机玻璃板块：

2.1）将两片端板3分别竖直卡在底板2上的两条滑槽6内，端板3与滑槽6滑动配合；再将两片纵向侧板1卡在两片端板3之间，两片端板3压着两片纵向侧板1的端部。

2.2）两根纵向螺杆4分别位于两片纵向侧板1的外侧，两根纵向螺杆4的两端分别穿过两片端板，两根纵向螺杆的两端上分别拧紧螺母，通过拧紧螺母使两片端板压紧两片纵向侧板。

2.3）两片纵向侧板的顶部分别设置两个凹槽，两根横向螺杆分别横向放置在两片纵向侧板顶部的凹槽内，两根横向螺杆的两端、且位于纵向侧板的内侧和外侧分别旋套上螺母，横向螺杆端部的两个螺母卡在对应的纵向侧板上，通过调节两根横向螺杆5上的螺母进而调节两片纵向侧板1之间的距离，以达到防止纵向侧板1倾斜的目的，保证了成型后的模型平整和方正，使两片纵向侧板1、两片端板3和一片底板2组成立体的矩形模型腔，如图1所示。

3）制作土工布裁剪需要的轻质模具：用轻质材料7（如纸壳）制作轻质模型，轻质模型的长度和宽度与矩形模型腔的长度和宽度相等，轻质模型的高度低于矩形模型腔的高度，如图2所示；然后按照轻质材料的尺寸裁剪出土工布8。

4）旋松两根横向螺杆5两端上的螺母，拆卸下两根横向螺杆5。

5）将裁剪好的土工布8缝制好除顶盖以外的接缝，并将其放置在矩形模型腔内，往土工布围成的空腔中添砂土，最后缝制土工布顶盖。

6）将两根横向螺杆5分别横向放置在两片纵向侧板1顶部的凹槽内，再通过两根横向螺杆5两端上的螺母使两片纵向侧板1之间的距离固定，此时试件制作完成。

7）往试件中浇入配置好的细菌，等细菌将整个砂土全部浇透润湿后，再将整个模具放入化学溶液9（化学溶液由尿素、NH₄⁺和Ca²⁺钙离子混合后添加至水中形式的营养液）中，如图3所示，在底板2的底部均布连接气管11，并导入空气以增加氧气成份，能达到提高催化剂和营养液的反应速度的目的。

8）待反应6.5天后，土工布8内形成矩形梁，矩形梁在砂土内部形成大量的碳酸钙，将试件从反应液中取出，松开两根纵向螺杆4和两根横向螺杆5上的螺母，松动后将两片纵向侧板1和两片端板3取出，拆开土工布8便可获得成型后表面平整，内部质地均匀，强度高的生物固土矩形梁10，如图4所示。该生物固土矩形梁10可很好地用于抗弯试验，为后期该技术的推广应用提供基础理论依据，以确保基础设施和房屋的安全可靠。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。