Melhoramento do solo de Sandy através da precipitação Microbialmente induzida da calcita (MICP) pela imersão

Summary

Aqui, a tecnologia micróbios induzida da precipitação da calcita (micp) é apresentada para melhorar Propriedades do solo pela imersão.

Abstract

O objetivo deste artigo é desenvolver um método de imersão para melhorar a precipitação de calcita induzida microbialmente (MICP) amostras tratadas. Um reator de lote foi montado para mergulhar amostras de solo em meio de cimentação. Os meios da cimentação podem livremente difundir nas amostras do solo no reator do grupo em vez dos meios do cimentação que estão sendo injetados. Um molde flexível do contato cheio, um molde cheio rígido do contato, e um molde cored do tijolo foram usados para preparar suportes diferentes da amostra do solo. Fibras sintéticas e fibras naturais foram selecionadas para reforçar as amostras de solo tratadas com MICP. O CaCO precipitado₃ em diferentes áreas das amostras tratadas com micp foi medido. Os resultados da distribuição do CaCO₃ demonstraram que o caco₃ precipitado foi distribuído uniformemente na amostra de solo pelo método de imersão.

Introduction

Como uma tecnologia biológica da melhoria de terra, a precipitação microbialmente induzida da calcita (MICP) é capaz de melhorar Propriedades da engenharia do solo. Foi usado para realçar a força, a rigidez, e a permeabilidade do solo. A técnica de micp tem ganhado muita atenção para a melhoria do solo no mundo^1,2,3,4. A precipitação do carbonato ocorre naturalmente e pode ser induzida por organismos não patogénicos que são nativos ao ambiente do solo⁵. A reação biogeoquímica do micp é impulsionada pela existência de bactérias ureolíticas, ureia e uma solução rica em cálcio^5,6. A Bacillus de sporosarcina é uma enzima de urease altamente ativa que catalisa a rede de reação em direção à precipitação da calcita^7,8. O processo de hidrólise da ureia produz amônio dissolvido (NH^{4 +}) e carbonato inorgânico (co₃^2-). Os íons carbonáticos reagem com íons de cálcio para precipitar como cristais de carbonato de cálcio. As reações de hidrólise da ureia são mostradas aqui:

O CaCO precipitado₃ pode lig as partículas da areia junto para melhorar as propriedades da engenharia do solo micp-Tratado. A técnica de micp tem sido aplicada em diversas aplicações, como a melhora da força e rigidez do solo, reparo de concreto e remediação ambiental^{9,10,11,12, 13} anos de ^{, 14} anos de ^{, quinze anos}.

Zhao et al.¹⁶ desenvolveram um método de imersão para preparar amostras tratadas com micp. Um molde flexível do contato cheio feito do geotêxtil foi usado neste método. O CaCO precipitado₃ distribuiu uniformemente ao longo de suas amostras tratadas com micp. Bu et al.¹⁷ desenvolveram um molde de contato completo rígido para preparar amostras de feixe tratadas com micp por meio de um método de imersão. A amostra tratada com MICP preparada por este método usando um molde de contato completo rígido pode formar a forma de feixe adequado. A amostra tratada com MICP foi dividida em quatro e os teores de CaCO₃ foram medidos. O teor de CaCO₃ variou de 8,4 ± 1,5% a 9,4 ± 1,2% em peso, o que indicou que o caco₃ distribuiu uniformemente nas amostras tratadas com micp pelo método de imersão. Estas amostras tratadas com MICP também obtiveram melhores propriedades mecânicas. Esses bioespécimes tratados com MICP atingiram uma força de flexão de 950 kPa, semelhante à de 20-25% de amostras tratadas com cimento (600-1300 kPa). Li et al.¹⁰ adicionaram fibra discreta distribuída aleatoriamente no solo arenoso e trataram o solo pelo método de imersão do micp. Encontraram que a força de cisalhamento, a ductilidade, e a tensão da falha do solo MICP-tratado foram realçadas obviamente adicionando a fibra apropriada.

O método de imersão para o micp tem sido melhorado continuamente^10,16,17. Este método pode ser usado para preparar amostras de solo tratadas com MICP e materiais de construção pré-fabricados tratados com MICP, como tijolos e vigas. As dimensões diferentes da geometria do molde da preparação da amostra foram desenvolvidas. As fibras foram adicionadas nas amostras tratadas com MICP para aprimorar suas propriedades. Este protocolo detalhado foi pretendido documentar os métodos da imersão para o tratamento de MICP.

Protocol

Nota: todo o material relevante utilizado nos seguintes procedimentos não é perigoso. Equipamentos de proteção individual (óculos de segurança, luvas, jaleco, calças de corpo inteiro, sapatos fechados) ainda são necessários. 1. preparação de solução de bactérias Preparação do meio de crescimento (NH4-Ye Medium)Nota: os componentes de meios de crescimento por litro de água deionizada são: 20 g de extrato de levedura; 10 g de (NH4)2</sub…

Representative Results

A Figura 7 mostra a distribuição do caco3 precipitado em toda a amostra tratada com micp. A amostra tratada com MICP foi dividida em três áreas distintas. O conteúdo de CaCO3 em cada área foi testado pelo método de lavagem ácida. Para dissolver os carbonatos precipitados, as amostras tratadas com MICP secas foram lavadas em solução de HCl (0,1 M), depois enxaguadas, escorridas e secas ao forno por 48 horas. O valor de diferença entre as massas de amostras ant…

Discussion

A técnica de MICP por imersão foi apresentada neste trabalho. As amostras de solo foram imersas no reator de lote para serem totalmente penetrado por meio de cimentação no processo MICP. Neste método, um molde flexível do contato cheio, um molde cheio rígido do contato, e um molde cored do tijolo foram aplicados para preparar amostras MICP-tratadas.

Os moldes diferentes podem ser projetados para exigências diferentes da geometria. A estrutura fibrosa do geotêxtil aumentou a área de c…

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)