بررسی تاثیر افزودن آنزیم اوره‌آز بر مقاومت تک‌محوری خاک‌ تثبیت‌شده با سیمان و زئولیت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه صنعتی قم

2 گروه مهندسی عمران (ژئوتکنیک)، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه صنعتی قم

چکیده

امروزه برای تثبیت خاک از روش‌های نوینی استفاده می‌شود که علاوه بر بهبود خصوصیات مهندسی خاک، سازگار با محیط زیست بوده و برای آب‌های زیرزمینی بی‌خطر هستند. یکی از این روش‌ها، تشکیل رسوب کلسیم کربنات در منافذ خاک برای افزایش مقاومت، چسبندگی، سختی و کاهش نفوذپذیری خاک است. از آن‌جا که بیشتر پژوهش‌های انجام‌شده در مورد تشکیل رسوب کلسیم کربنات با استفاده از هیدرولیز اوره توسط باکتری‌ها صورت گرفته است، در این پژوهش، سعی شده است با استفاده مستقیم از آنزیم اوره‌آز به این رسوب دست یافت. این روش محدودیت‌های استفاده از باکتری‌ها را ندارد و همچنین باعث عملی‌تر شدن طرح بهسازی می‌شود. این پژوهش به بررسی تاثیر افزودن آنزیم اوره‌آز به خاک ماسه‌ا‌ی تثبیت شده با سیمان و زئولیت و همچنین تاثیر مصالح ریزدانه پرداخته است. نتایج آزمایش‌های مقاومت تک‌محوری نشان داد که با جایگزینی 10% زئولیت به جای سیمان در حالتی‌که از 10% ریزدانه نیز استفاده شد، مقاومت بیشتری نسبت به نمونه‌های بدون زئولیت و با ریزدانه کمتر، مشاهده می‌شود. از طرفی با افزودن آنزیم اوره‌آز، در حالتی‌که از 4% سیمان، 10% ریزدانه و آنزیم اوره‌آز استفاده شده است نسبت نمونه‌های بدون آنزیم، مقاومت فشاری در زمان عمل‌آوری 14 و 28 روزه، 12/5 و 107/4 برابر شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of adding urease enzyme on uniaxial strength of soil stabilized by cement and zeolite

نویسندگان [English]

  • Reza Yousefi 1
  • Masoud Amel sakhi 2
  • Abdolreza Karimi 2
2 Department of Civil Engineering (Geotechnical), Faculty of Engineering, Qom University of Technology
چکیده [English]

Nowadays, modern and environmentally friendly methods have been used to stabilize soils and to improve soil engineering properties. One of these methods is formation of calcium carbonate precipitation in soil pores for increasing strength, cohesion, hardness of soil and decreasing soil permeability. Since most studies have been performed on the formation of calcium carbonate precipitation by using urea hydrolysis by bacteria. In this study, calcite precipitation was made by direct use of urease enzyme. In this method there is no limitation like using of bacteria and also there is no harmful effects on planting. This study investigated the effect of adding urease enzyme to cement and zeolite-stabilized sandy soils as well as the effect of fine aggregates. The results of the uniaxial strength tests showed that with 10% replacement of zeolite instead of cement while 10% fine grains were used, more resistance was observed to the samples without zeolite and with less fine grains. On the other hand, by adding urease enzyme with 4% cement, 10% fine grains and urease enzyme in the comparison of samples without enzyme increased the compressive strength at 14 and 28 days, 5.12 and 4.107, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Urease enzyme
  • Zeolite
  • cement
  • Fine grained soil
  • UCS test
قربانی، ا.، رابطی مقدم، م.، پرویزی، م.، نقی‌ها، ر.، 1398. بررسی اثر باکتری اسپورسارسینا پاستوری بر رسوب میکروبی کربنات کلسیم (MICP) و مقاومت فشاری تک‌محوره ماسه‌های کربناتی: مجله علمی- پژوهشی انجمن زمین شناسی مهندسی ایران، جلد دوازدهم، شماره دو.
روشن‌بخت، ک.، خامه‌چیان، م.، ساجدی، ر.، نیکودل، م.، 1394 . بهسازی خاک‌های ماسه‌ای با رسوب زیستی کربنات کلسیم و فاکتورهای موثر بر آن: مجله علمی پژوهشی انجمن زمین شناسی مهندسی ایران، جلد هشتم، شماره 1 و 2.
عباسی، م.، شوش پاشا، ع.، ملاعباسی، ح.، 1394. بررسی اثر زئولیت بر مقاومت کششی خاک ماسه‌ای بابلسر تثبیت شده با سیمان: نشریه مهندسی عمران، دانشگاه شریف، جلد سی و سوم، شماره یک.
عباسی، م.، شوش پاشا ع.، ملاعباسی، ح.، 1398. بررسی اثر زئولیت بر مقاومت برشی خاک ماسه‌ای بابلسر، تثبیت شده با سیمان: نشریه مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تبریز، جلد چهل و نهم، شماره یک.
ملاعباسی، ح.، شوش پاشا، ع.، 1398. بررسی اثر زئولیت بر مقاومت خاک ماسه‌ای بابلسر، تثبیت شده با سیمان با استفاده از آزمایش مقاومت فشاری تک‌محوری: مجله مهندسی عمران، دانشگاه تربیت مدرس، جلد شانزدهم، شماره چهار.
مهدوی، ر.، اجل‌لوئیان، ر.، 1396. مقایسه بیولوژیکی نمونه‌های خاک‌های ماسه‌ای و نمونه‌های بهسازی شده: کنفرانس بین‌المللی پیشرفت‌های نوین در مهندسی عمران، دانشگاه شمال، آمل.
DeJong, J. T., Martinez, B. C., Mortensen, B. M., Nelson, D. C., Waller, J. T., Weil, M. H., Ginn,T. R., Weathers, T., Barkouki, T., Fujita, Y., Redden, G., Hunt, C., Major, D., and Tanyu, B., 2009. Upscaling of bio-mediated soil improvement mechanics and geotechnical engineering: 17th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering.
DeJong, J., Mortensen, B., Martinez, B., Nelson, D., 2010. Bio-mediated soil improvement: Ecological Engineering, 36(2): 197–210.
Fertu, T., Gavrilescu, M., 2012. Application of natural zeolites as sorbents in the  clean-up of aqueous streams: Environmrntal Engineering and Management Journal, 11(1): 867-878.
Gunaratne, M., 2006. The foundation engineering handbook: Taylor & Francis Group, CRC Press.
Larsson, S., Axelsoon, M., 2012. Stabilization of frictional soil through injection using CIPS: Master of Science Thesis, Division of Soil and Rock Mechanics, KTH Royal Institute of Technology Stockholm.
Mortensen, B. M., Haber, M. J., Dejong, J. T., Caslake, L. F., Nelson, D. C., 2011. Effects of environmental factors on microbial induced calcium carbonate precipitation: Journal of Applied Microbiology, 111: 338–49.
Moravej, S., Habibagahi. Gh., Nikooee, E., Niazi, A., 2018. Stabilization of dispersive soils by means of biological calcite precipitation: Geoderma, 315: 130–137.
Murray, R., Granner, D., Mayes, P., Rodwell, V., 2003. Harper’s illustrated biochemistry, McGraw-Hil Co. Inc., US, pp. 60-71.
Ozdogan, A., 2010. A study on the triaxial shear behavior and microstructure of biologically treated sand specimens: University of Delaware.
Park, S. S., Choi, S. G., Nam, I. H., 2014. Effect of plant-induced calcite precipitation on the strength of sand: J. Mater. Civ. Eng. 26: 601-612.
Riberio, F.,  Radrigues, L., Claude, N., 1984. Zeolites science and technology: Boston, Martinus Nijhoff Publishers.
Whiffin, V., 2004. Microbial CaCO3 precipitation for the production of biocement: School of Biological Sciences and Biotechnology, Murdoch University, Australia, 154-163.
Wiffin, V., Van Paassen, L., Harkes, M., 2007. Microbial carbonate precipitation as a soil improvement technique: Geomicrobiology Journal, 24(5): 417-423.