بررسی اثر باکتری اسپورسارسینا پاستوری بر رسوب میکروبی کربنات کلسیم (MICP) و مقاومت فشاری تک محوره ماسه‌های کربناته

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه یاسوج، دانشکده فنی و مهندسی

2 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران

3 استادیار، دانشگاه یاسوج؛ دانشکده کشاورزی؛ گروه علوم دامی، یاسوج، ایران

چکیده

گسترش روزافزون زیرساخت‌های مهندسی جهت تامین نیازهای بشر در ارتباط مستقیم با نیاز به خاک مقاوم جهت اجرای ساخت و سازها است. از طرفی اهمیت مسائل زیست محیطی باعث شده تا همواره تقاضا برای روش‌های جدید و سازگار با محیط زیست برای بهسازی و تقویت خاک افزایش یابد. روش رسوب بیولوژیکی کربنات کلسیم (MICP) به عنوان یکی از روش‌های سازگار با محیط زیست مورد توجه محققین می‌باشد. این پژوهش با هدف مطالعه‌ی آزمایشگاهی تاثیر MICP بر مقاومت تک محوره‌ی ماسه‌های کربناته انجام شده است. از این رو نمونه هایی از خاک ماسه‌ای کربناته بوشهر ساخته شد و پس از تزریق باکتری و محلول سیمانی عمل‌آوری گردید. سپس بر روی آن‌ها آزمایش تک محوره جهت ارزیابی مقاومت فشاری انجام گرفت. همچنین تاثیر پارامترهای غلظت محلول سیمانی و زمان عمل آوری بر نتایج روش MICP بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که حداکثر مقاومت تک محوره‌ی ماسه تثبیت شده با MICP در حدود 5/3 کیلوگرم بر سانتیمترمربع می باشد که نشانگر عملکرد مناسب روش MICP در بهسازی ماسه کربناته است. میزان مقاومت تک محوره به غلظت محلول سیمانی بستگی دارد. نمونه‌های تثبیت شده با غلظت محلول سیمانی بالاتر نسبت به نمونه‌های تثبیت شده با غلظت محلول سیمانی کمتر مقاومت تک محوره‌ی بیشتری داشتند. زمان عمل‌آوری بیش از 14 روز، تاثیر قابل توجهی در افزایش مقاومت تک محوره نداشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of the Effect of Sporosarcina pasteurii Bactria on the Microbial Induced Carbonate Precipitation (MICP) and the UCS of carbonate Sands

نویسندگان [English]

  • AhmadReza Ghorbani 1
  • Masoud Rabeti Moghadam 2
  • Mansour Parvizi 2
  • Reza Naghiha 3
1 Yasouj University, Engineering Faculty
2 Yasouj university, Engineering Faculty
3 Yasouj University, Agricultural Faculty
چکیده [English]

Fast growing of engineering infrastructure to meet human requirements is directly related to the need for a resistant soil to carry out construction load. On the other hand, the importance of environmental issues has led to an ever-increasing demand for new and environmentally friendly methods for soil remediation. The method of microbial induced calcium carbonate precipitation (MICP) is considered by the researchers as one of the most environmentally friendly methods. The purpose of this study was to investigate the effect of MICP on the uniaxial strength of carbonate sand. Therefore, samples of Bushehr carbonate sand were cured after the injection of bacteria and cement solution.
Then a uniaxial compression tests were carried out to evaluate the compressive strength. Also, the effect of cement solution concentration and curing time on the results of MICP method was investigated. The results show that maximum uniaxial strength of sand stabilized with MICP is about 3.5 kg/cm2, which indicates the proper performance of MICP method for stabilization of carbonate sand. The UCS of the samples depends on the concentration of cement solution. Stabilized samples with a higher cementation of concentration solution had more uniaxial resistance than samples with lower cement concentrations. The curing time more than 14 days did not significantly affect the uniaxial resistance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biological Treatment
  • Sporosarcina pasteurii Bacteria
  • Calcite Precipitation
  • Calcium Carbonate
  • UCS of Carbonate Sand

روشن بخت، ک.، خامه چیان، 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 ایران، جلد هشتم، شماره 1 و 2.

 

Al Qabany, A., and Soga, K., 2013. Effect of chemical treatment used in MICP on engineering properties of cemented soils: Géotechnique, 63(4): 331–339.

Cheng, L., Cord-Ruwisch, R., and Shahin, M. A., 2013. Cementation of sand soil by microbially induced calcite precipitation at various degrees of saturation: Can. Geotech. J., 50(1): 81–90.

Cheng, L., Shahin, M. A., and Cord-Ruwisch, R., 2014. Bio-cementation of sandy soil using microbially induced carbonate precipitation for marine environments: Géotechnique, 64(12): 1010–1013.

Chiet, K. T. P., Kassim, K. A., Chen, K. B., Martula, U., Yah, C. S., Arefnia, A., 2016. Effect of reagents concentration on biocementation of tropical residual soil: Materials Science and Engineering, 136.

DeJong, J. T., Soga, K., Banwart, S. A., Whalley, W. R., Ginn, T. R., Nelson, D. C., Mortensen, B. M., Martinez, B. C. and Barkouki, T., 2011. Soil engineering in vivo: Harnessing natural biogeochemical systems for sustainable, multi-functional engineering solutions: J Royal Soc Inter, 8(54): 1-15.

Ghasemi, P., Zamani, A., and Montoya, B., 2019. The effect of chemical concentration on the strength and erodibility of micp treated sands: Eighth International Conference on Case Histories in Geotechnical Engineering, Geo-Congress 2019.

Harkes, M. P., van Paassen, L. A., Booster, J. L., Whiffi, V. S., and van Loosdrecht, M. C. M., 2010. Fixation and distribution of bacterial activity in sand to induce carbonate precipitation for ground reinforcement: Ecol. Eng., 36 (2): 112–117.

Ivanov, V., and Chu, J., 2008. Applications of microorganisms to geotechnical engineering for bioclogging and biocementation of soil in situ: Rev. Environ.Sci. Biotechnol, 7: 139–153.

Keykha, H. A., Asadi, A., Huat, B. K., and Kawasaki, S., 2018. Microbial induced calcite precipitation by Sporosarcina pasteurii and Sporosarcina aquimarina: Environmental geotechnics.

Mahawish, A., Bouazza, A., and Gates, W. P., 2019. Strengthening crushed coarse aggregates using bio-grouting. Geomechanics and Geoengineering, 14 (1): 59-70.

Noffke, N., Christian, D., Wacey, D., and Hazen, R. M., 2013. Microbially induced sedimentary structures recording a complex microbial ecosystem in the 3.5 Ga Dresser Formation, Pilbara, Western Australia: Astrobiology, 13 (12): 1-22.

Okwadha, G. D. and Li, J., 2010. Optimum conditions for microbial carbonate precipitation: Chemosphere, 81(9): 1143–1148.

Phang, I. R. K., Wong, K. S., Chan, Y. S., and Lau, S. Y., 2018. Effect of microbial-induced calcite precipitation towards tropical organic soil: AIP Conference Proceedings.

Soon, N. W., Lee, L. M., Khun, T. C., and Ling, H. S., 2013. Improvements in engineering properties of soils through microbial-induced calcite precipitation: KSCE Journal of Civil Engineering, 17 (4): 718–728.

Whiffin, V. S., Van Paassen, L. A., and Harkes, M. P., 2007. Microbialcarbonate precipitation as a soil improvement technique: Geomicrobiol. J., 24 (5): 417–423.