EICP联合海藻酸钠强化遗址土抗侵蚀能力试验研究

doi:10.15951/j.tmgcxb.25040265

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摘要我国西北地区的土遗址长期面临集中降雨侵蚀和风蚀等自然因素的破坏，其结构稳定性与历史原真性保护面临严峻挑战。而传统的保护材料在抵御风沙和降雨方面存在一定的局限性。因此，提出采用海藻酸钠（sodium alginate，SA）联合酶诱导碳酸钙沉淀（Enzyme-Induced Calcite Precipitation，EICP）技术对遗址土表层进行喷洒加固，通过一系列室内强化试验，结合宏观力学试验、崩解试验、风蚀试验和扫描电镜试验表征，系统地探讨该加固体系的作用机制。研究表明：①SA-EICP加固试样强度随海藻酸钠浓度增加先升高后降低，并在浓度为3 g/L时达到最大值2 834 kPa，相比未加固试样提高了166%；②SA-EICP加固试样中生成的碳酸钙含量最高为12.81%，其中海藻酸钠能为碳酸钙沉淀提供成核位点；③崩解试验发现，未加固试样浸水快速崩解，崩解系数达99%，而SA-EICP加固试样基本不发生崩解，崩解系数出现负增长现象；④风蚀试验发现，SA-EICP加固试样在表面形成一层致密的硬壳层，能够有效防止颗粒脱落和裂隙扩展，提高抗风蚀能力。

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	刘小军
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关键词 ：遗址土, EICP, 海藻酸钠, 抗侵蚀性能, 微观分析

Abstract：For the earthen heritage sites in Northwest China， their structural stability and historical authenticity preservation have faced severe challenges due to natural factors such as concentrated rainfall erosion and wind erosion. Traditional protective materials have certain limitations in resisting the erosions of wind-sand and rainfall. Hence， it was proposed that the spray of Sodium Alginate （SA） combined with enzyme-induced calcite precipitation （EICP） technology can be used to reinforce the surface layer of the site； the mechanism of the reinforcement system was systematically explored through a series of laboratory strengthening tests， along with the macroscopic mechanical tests， disintegration tests， wind erosion tests and scanning electron microscopy tests. The results showed that： ① The strength of SA-EICP reinforced specimens increased first and then decreased with the increase of sodium alginate concentration， and reached the maximum value of 2 834 kPa at a concentration of 3 g/L， which was 166% higher than that of the unreinforced specimens. ② The maximum calcium carbonate content in SA-EICP reinforced specimens was 12.81%， and SA provided nucleation sites for calcium carbonate precipitation. ③ Disintegration tests revealed that unreinforced specimens rapidly disintegrated in water with the disintegration coefficient of 99%， whereas SA-EICP reinforced specimens didn’t disintegrate basically and the disintegration coefficient even exhibited negative behavior in growth. ④ Wind erosion tests indicated that on the SA-EICP reinforced specimen， a dense surface crust layer， which effectively prevents particle detachment and crack propagation， was formed， enhancing wind erosion resistance of specimens.

Key words： site soil EICP sodium alginate erosion resistance microscopic analysis

收稿日期: 2025-04-28

PACS:

TU599

作者简介: 刘小军（1983—　），男，博士，副教授。主要从事岩土及地下工程方面的教学及研究；孙　跃（1999—　），男，硕士研究生。主要从事岩土工程方面的研究；王东亚（1997—　），男，硕士研究生。主要从事岩土工程方面的研究；方谌志（2001—　），男，硕士研究生。主要从事岩土工程方面的研究；

引用本文:

刘小军, 孙跃, 王东亚, 方谌志. EICP联合海藻酸钠强化遗址土抗侵蚀能力试验研究[J]. 土木工程学报, 2026, 59(11): 128-138.
Liu Xiaojun, Sun Yue, Wang Dongya, Fang Chenzhi. Experimental study on erosion resistance of site soil strengthened by EICP combined with sodium alginate. 土木工程学报, 2026, 59(11): 128-138.

链接本文:

http://manu36.magtech.com.cn/Jwk_tmgcxb/CN/10.15951/j.tmgcxb.25040265 或 http://manu36.magtech.com.cn/Jwk_tmgcxb/CN/Y2026/V59/I11/128

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