浸漬による微生物誘導カルサイト沈殿(MICP)による砂土壌改善
Summary
ここで、微生物誘導カルサイト沈殿(MICP)技術は、浸漬によって土壌特性を改善するために提示される。
Abstract
この記事の目的は、微生物誘導カルサイト沈殿(MICP)処理サンプルを改善する浸漬法を開発することです。バッチ反応器を組み立て、土壌サンプルをセメント培地に浸漬した。セメント培地は、注入されるセメント媒体の代わりにバッチ反応器内の土壌サンプルに自由に拡散することができます。フルコンタクトフレキシブル金型、剛性フルコンタクト金型、およびコードレンガ型を使用して、異なる土壌サンプルホルダーを調作しました。合成繊維及び天然繊維を選択し、MICP処理土壌試料を補強した。MICP処理試料の異なる領域における沈殿CaCO3を測定した。CaCO3分布結果は、浸漬法により土壌試料中に沈殿したCaCO3が均一に分布していることを実証した。
Introduction
生物学的地盤改良技術として、微生物誘導カルサイト沈殿(MICP)は、土壌の工学的特性を向上させることができる。土壌の強度、剛性、透過性を高めるために使用されています。MICP技術は、世界的な土壌改善のために多くの注目を集めています1,2,3,4.炭酸塩沈殿は自然に起こり、土壌環境5に固有の非病原性生物によって誘導されうる。MICPバイオジオ化学反応は、尿毒細菌、尿素およびカルシウムが豊富な溶液5,6の存在によって駆動される。スポロスアルシナ・パステウリは、カルサイト7,8の沈殿に向けて反応ネットワークを触媒する非常に活性な尿酵素である。尿素加水分解プロセスは、溶解アンモニウム(NH4+)および無機炭酸塩(CO32-)を生成します。炭酸イオンはカルシウムイオンと反応して炭酸カルシウム結晶として沈殿します。尿素加水分解反応はここに示されています:
沈殿したCaCO3は、MICP処理土壌のエンジニアリング特性を向上させるために砂粒子を結合することができます。MICP技術は、土壌の強度と剛性の向上、コンクリートの修理、環境改善9、10、11、12、および様々な用途に応用されています。13歳,14歳,15.
Zhaoらは16を用いた浸漬法を開発し、MICP処理サンプルを調製した。この方法では、ジオテキスタイル製のフルコンタクトフレキシブル金型を使用しました。沈殿したCaCO3は、MICP処理サンプル全体に均一に分布した。Bu et al.17は、浸漬法によりMICP処理ビームサンプルを調製する剛性フルコンタクト金型を開発した。この方法により調製されたMICP処理試料は、剛性フルコンタクト金型を用いて、適当なビーム形状を形成することができる。MICP処理試料を4つに分け、CaCO3内容物を測定した。CaCO3含有量は8.4±1.5%~9.4±1.2%の重量で、浸漬法によりMICP処理試料にCaCO3が均一に分布していることを示した。これらのMICP処理サンプルはまたよりよい機械特性を達成した。これらのMICP処理バイオ試料は950kPaの屈曲強度に達し、これは20-25%のセメント処理されたサンプル(600-1300 kPa)のそれに類似していた。Liら10は、砂の土壌にランダムに分散した離散繊維を加え、MICP浸漬法により土壌を処理した。その結果、MICP処理土壌のせん断強度、延性、故障歪みは、適切な繊維を添加することで明らかに増強されたことがわかった。
MICPの浸漬方法は、継続的に10、16、17を改善してきました。この方法は、レンガや梁などのMICP処理土壌サンプルとMICP処理プレハブ建材を調製するために使用することができます。サンプル調製金型の異なる形状寸法を開発した。繊維は、その特性を高めるためにMICP処理サンプルに添加された。この詳細なプロトコルは、MICP処理のための浸漬方法を文書化することを意図した。
Protocol
Representative Results
Discussion
本論文では、浸漬によるMICP技術を発表した。土壌試料をバッチ反応器に浸漬し、MICPプロセスにおけるセメント化媒体によって完全に浸透した。この方法では、フルコンタクトフレキシブル金型、剛性フルコンタクト金型、およびコードレンガ金型を適用し、MICP処理サンプルを調製しました。
異なる金型は、異なるジオメトリ要件に合って設計できます。ジオテキスタ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、国立科学財団助成金第1531382号とMarTRECによって支援されました。
Materials
| Ammonium Chloride, >99% | Bio-world | 40100196-3 (705033) | |
| Ammonium Sulfate | Bio-world | 30635330-3 | |
| Calcium Chloride Dihydrate, >99% | Bio-world | 40300016-3 (705111) | |
| Nutrient Broth | Bio-world | 30620056-3 | |
| Sodium Bicarbonate, >99% | Bio-world | 41900068-3 (705727) | |
| Sporosarcina pasteurii | American Type Culture Collection | ATCC 11859 | |
| Synthetic fiber | FIBERMESH | Fibermesh 150e3 | |
| Tris-Base, Biotechnology Grade, >99.7% | Bio-world | 42020309-2 (730205) | |
| Urea, USP Grade, >99% | Bio-world | 42100008-2 (705986) | |
| Yeast Extract | Bio-world | 30620096-3 (760095) |
References
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