本實(shí)用新型涉及一種膠結(jié)試驗(yàn)裝置，特別是涉及一種基于電泳分離CaCl₂的溫度可控的膠結(jié)試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著生物學(xué)、化學(xué)、力學(xué)以及材料學(xué)多學(xué)科的交叉研究，一種新技術(shù)即微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉積技術(shù)(MICP)被展開研究，這項(xiàng)技術(shù)可以用來(lái)修補(bǔ)裂縫、恢復(fù)古建筑物和防滲堵漏，而CaCl₂溶液通常被用來(lái)作為微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉積鈣源的溶液，目前，基于CaCl₂的微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉積室內(nèi)試驗(yàn)裝置仍存在一些不足，例如：CaCl₂溶液是現(xiàn)有進(jìn)行MICP試驗(yàn)中常用的鈣鹽溶液，而在進(jìn)行MICP膠結(jié)試驗(yàn)中Ca²⁺離子是微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉積的主要成分，Cl^-離子并非膠結(jié)所需要的物質(zhì)，且其表現(xiàn)出一定的強(qiáng)酸性，如膠結(jié)試驗(yàn)設(shè)備中含有金屬材料，Cl^-離子會(huì)對(duì)其造成腐蝕；同時(shí)在生成的砂柱膠結(jié)物質(zhì)中通常含有Cl^-，若實(shí)驗(yàn)成果應(yīng)用于實(shí)際工程實(shí)踐中，對(duì)于含有對(duì)酸性較為敏感材料的結(jié)構(gòu)體，勢(shì)必會(huì)造成一定的強(qiáng)度衰減，應(yīng)用結(jié)果就會(huì)與實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)果相差較大。

此外，微生物對(duì)環(huán)境具有較強(qiáng)的敏感性，不同溫度梯度下其膠結(jié)性能、修復(fù)效果各不相同，MICP試驗(yàn)研究的目的是為了更好地把成果應(yīng)用到實(shí)際工程應(yīng)用中，以節(jié)省成本、優(yōu)化資源配置，而在實(shí)際工程中，環(huán)境因素各異且較為復(fù)雜，例如：在我國(guó)西部地區(qū)地?zé)豳Y源較為豐富，隨著隧洞的埋深不斷增大，高地溫?zé)岷栴}日趨嚴(yán)重，高地溫隧洞高溫會(huì)引發(fā)圍壓-支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的裂縫。新疆布侖口-公格爾水電站引水隧洞3^#施工支洞下游開挖面隧洞中空氣溫度和水溫達(dá)72℃，對(duì)于高地溫隧洞支護(hù)結(jié)構(gòu)裂縫的修復(fù)其溫度對(duì)微生物的活性和修復(fù)功能提出了較大的挑戰(zhàn)。但是，目前的MICP膠結(jié)試驗(yàn)裝置通常僅具備進(jìn)行常溫膠結(jié)試驗(yàn)的功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種基于電泳分離CaCl₂的溫度可控的膠結(jié)試驗(yàn)裝置，該裝置可以消除Cl^-離子，并且可以在不同溫度下進(jìn)行膠結(jié)試驗(yàn)。

本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種基于電泳分離CaCl₂的溫度可控的膠結(jié)試驗(yàn)裝置，包括溶液電泳池、微生物菌液桶、膠結(jié)試驗(yàn)管和集液桶；在所述溶液電泳池內(nèi)設(shè)有陽(yáng)極板和陰極板，在所述溶液電泳池靠近所述陰極板的一側(cè)設(shè)有出口；在所述膠結(jié)試驗(yàn)管的頂部中央設(shè)有進(jìn)口，在所述膠結(jié)試驗(yàn)管的底部中央設(shè)有出口；在所述膠結(jié)試驗(yàn)管的底部出口上連接有排液管，所述排液管的出口位于所述集液桶內(nèi)；所述溶液電泳池的出口和所述微生物菌液桶與蠕動(dòng)泵的進(jìn)口連接，所述蠕動(dòng)泵的出口與所述膠結(jié)試驗(yàn)管的頂部進(jìn)口連接；在所述膠結(jié)試驗(yàn)管內(nèi)裝有試樣土體；所述膠結(jié)試驗(yàn)管設(shè)有加熱體，所述加熱體包裹在所述膠結(jié)試驗(yàn)管的外面，所述加熱體設(shè)有供電電源，所述供電電源通過(guò)溫控器與所述加熱體連接。

在所述試樣土體的下方設(shè)有土工布Ⅱ，所述土工布Ⅱ鋪設(shè)在所述膠結(jié)試驗(yàn)管內(nèi)的底部。

在所述試樣土體的上表面上覆蓋有土工布Ⅰ，在所述土工布Ⅰ上設(shè)置有砂礫石層。

在所述加熱體的外面設(shè)有絕熱體，所述絕熱體包裹在所述加熱體的外面。

本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：采用溶液電泳池消除CaCl₂溶液中的Cl^-離子，采用加熱體升高膠結(jié)試驗(yàn)管內(nèi)部的溫度，采用溫控器控制試驗(yàn)管內(nèi)部的溫度，采用電泳池并結(jié)合加熱體和溫控器可以較好地研究不同溫度下微生物菌液在結(jié)核位點(diǎn)處的膠結(jié)效果，有效解決試驗(yàn)溫度單一且不可控、鈣源溶液分離等問題，所得數(shù)據(jù)精確可靠，試樣土體便于拆卸，試驗(yàn)裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單，試驗(yàn)方法簡(jiǎn)便，易于操作。本實(shí)用新型可擴(kuò)展適用于不同鈣源溶液Ca²⁺獲取、不同溫度下的膠結(jié)試驗(yàn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、直流電源，2、陽(yáng)極板，3、溶液電泳池，4、陰極板，5、閥門Ⅰ，6、微生物菌液桶，7、閥門Ⅱ，8、蠕動(dòng)泵，9、膠結(jié)試驗(yàn)管，10、砂礫石層，11、土工布Ⅰ，12、溫控器，13、供電電源，14、加熱體，15、土工布Ⅱ，16、排液管，17、試樣土體，18、絕熱體，19、集液桶。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下：

請(qǐng)參閱圖1，一種基于電泳分離CaCl₂的溫度可控的膠結(jié)試驗(yàn)裝置，包括溶液電泳池3、微生物菌液桶6、膠結(jié)試驗(yàn)管9和集液桶19。

在所述溶液電泳池3內(nèi)設(shè)有陽(yáng)極板2和陰極板4，直流電源1的正極與陽(yáng)極板2連接，直流電源1的負(fù)極與陰極板4連接；在所述溶液電泳池3靠近所述陰極板4的一側(cè)設(shè)有出口。

在所述膠結(jié)試驗(yàn)管9的頂部中央設(shè)有進(jìn)口，在所述膠結(jié)試驗(yàn)管9的底部中央設(shè)有出口；在所述膠結(jié)試驗(yàn)管9的底部出口上連接有排液管16，所述排液管16的出口位于所述集液桶19內(nèi)。

所述溶液電泳池3的出口和所述微生物菌液桶6與蠕動(dòng)泵8的進(jìn)口連接，在連接所述溶液電泳池3的出口與蠕動(dòng)泵8的進(jìn)口的軟管上設(shè)有閥門Ⅰ5，在連接所述微生物菌液桶6與蠕動(dòng)泵8的進(jìn)口的軟管上設(shè)有閥門Ⅱ7。所述蠕動(dòng)泵8的出口與所述膠結(jié)試驗(yàn)管9的頂部進(jìn)口連接。

在所述膠結(jié)試驗(yàn)管9內(nèi)裝有試樣土體17，為了防止所述排液管16被砂土堵塞，在所述試樣土體17的下方設(shè)有土工布Ⅱ15，所述土工布Ⅱ15鋪設(shè)在所述膠結(jié)試驗(yàn)管9內(nèi)的底部。為了使溶液均勻進(jìn)入試樣土體17，在所述試樣土體17的上表面上覆蓋有土工布Ⅰ11，在所述土工布Ⅰ11設(shè)置有砂礫石層10。

所述膠結(jié)試驗(yàn)管9設(shè)有加熱體14，所述加熱體14包裹在所述膠結(jié)試驗(yàn)管9的外面，所述加熱體14設(shè)有供電電源13，所述供電電源13通過(guò)溫控器12與所述加熱體14連接，采用溫控器12控制加熱體14的加熱溫度。為了保溫，節(jié)約能源，在所述加熱體14的外面設(shè)有絕熱體18，所述絕熱體18包裹在所述加熱體14的外面。

本實(shí)用新型的工作原理：

陽(yáng)極板2和陰極板4連接電源以后，將會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)極性，進(jìn)而使溶液電泳池3內(nèi)的CaCl₂溶液Ca²⁺帶正電荷，Cl^-帶負(fù)電荷，在電場(chǎng)的作用下，Ca ²⁺和Cl^-做定向移動(dòng)，Cl^-向陽(yáng)極板2逐漸靠近，Ca ²⁺向陰極板4靠近，也就是向溶液電泳池3的出口靠近。

開啟閥門Ⅰ5關(guān)閉閥門Ⅱ7，啟動(dòng)蠕動(dòng)泵8將帶有Ca²⁺的溶液泵入膠結(jié)試驗(yàn)管9，關(guān)閉閥門Ⅰ5開啟閥門Ⅱ7，啟動(dòng)蠕動(dòng)泵8將微生物菌液泵入膠結(jié)試驗(yàn)管9。

試驗(yàn)所需的溫度通過(guò)溫控器12控制加熱體14的溫度來(lái)保證。膠結(jié)試驗(yàn)管9是由耐高溫材料制成的，其高度根據(jù)試驗(yàn)需要選取。

盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。